CN117263624A - 一种再生骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种再生骨料混凝土及其制备方法，该再生骨料混凝土包括如下重量份原料：水泥270‑300份、粉煤灰100‑120份、矿粉60‑80份、改性再生骨料1050‑1100份、砂700‑720份、水160‑180份、减水剂9‑10份、强化剂50‑80份和二乙氨基丙胺5‑8份；在再生骨料混凝土原料混合过程中，在碱性条件下，改性再生骨料上的活性氨基能够与强化剂分子之间的部分环氧基反应，剩余的环氧基能够与二乙氨基丙胺上的氨基反应，进而加强了强化剂与改性再生骨料之间的配合，同时形成包覆能够减少水分进入改性再生骨料内部，确保了混凝土能够正常凝结硬化，能够提升混凝土的强度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术领域，具体涉及一种再生骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
建筑行业的飞速发展，对建筑材料的需求越来越强烈，由于大量的旧建筑物的拆除、基础设施的建设，城市和乡镇地区产生了许多建筑垃圾，建筑垃圾循环利用被提倡为一种符合可持续发展理念的方法，将这些建筑废料加工利用，实现变废为宝，不仅能高效地解决建筑垃圾的回收问题，也能缓解建筑资源紧缺的现状。目前很多废弃建筑垃圾主要以再生砖和路基垫层的形式回收，然而这两种回收方式普遍利用率较低，浪费了许多资源。再生骨料混凝土是由建筑垃圾经破碎、筛分、清洗等工序得到的再生骨料，加上水、水泥、砂等材料，按一定配比配制而成，它的投入使用不仅能解决大量建筑废弃物处理困难和由此引发的对环境的负面影响等问题，但再生骨料表面会包裹一定数量的水泥砂浆，其表面粗糙且棱角较多，由于水泥砂浆孔隙率大、吸水率高，再加上建筑垃圾在破碎、解体过程中内部产生大量的微裂纹，从而导致再生骨料表观密度和堆积密度均低于天然骨料，进而影响了混凝土的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再生骨料混凝土及其制备方法，解决了现阶段混凝土因再生骨料自身缺陷导致机械性能下降的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种再生骨料混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤A1：将再生骨料分散在乙醇中，加入正硅酸乙酯，在转速为60-80r/min，温度为60-70℃的条件下，搅拌并加入氨水，搅拌处理4-6h后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，在转速为60-80r/min，温度为50-60℃的条件下，搅拌1-1.5h，过滤去除滤液，制得改性再生骨料；
步骤A2：称取如下重量份原料：水泥270-300份、粉煤灰100-120份、矿粉60-80份、改性再生骨料1050-1100份、砂700-720份、水160-180份、减水剂9-10份、强化剂50-80份和二乙氨基丙胺5-8份；
步骤A3：将水泥、粉煤灰、矿粉、改性再生骨料、砂、水、减水剂和强化剂混合均匀，加入二乙氨基丙胺，在pH值为7.5-8的条件下，混合均匀，制得再生骨料混凝土。
进一步，步骤A1所述的再生骨料、正硅酸乙酯和氨水的用量比为15g:3mL:4mL，KH550的用量为底物质量0.3-0.5%。
进一步，所述的强化剂由如下步骤制成：
步骤B1：将对羟基苯甲醛、季戊四醇和异丙醇混合均匀，通入氮气保护，在转速为200-300r/min，温度为20-25℃的条件下，搅拌并加入对甲苯磺酸一水合物，进行反应10-15h，加入碳酸氢钠，继续反应30-40min，制得中间体1，将中间体1、DMF和吡啶混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为-10℃的条件下，搅拌并加入二氯二甲基硅烷，进行反应2-3h后，升温至40-45℃，继续反应2-3h，制得中间体2；
步骤B2：将中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和去离子水混合，在转速为200-300r/min，温度为60-70℃的条件下，搅拌10-15min后，加入浓硫酸和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，进行反应4-6h后，调节pH至中性，制得端氢聚硅氧烷，将端氢聚硅氧烷、KH570和DMF混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为50-60℃的条件下，搅拌并加入氯铂酸，进行反应10-15h，制得中间体3；
步骤B3：将三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水混合均匀，在转速为200-300r/min，温度为70-75℃的条件下，进行反应4-6h后，降温至20-25℃，继续反应15-18h，蒸馏并干燥，将底物加入THF中，通入氮气保护，在转速为300-500r/min，温度为0℃的条件下，搅拌并加入冰醋酸，进行反应2-3h，加入去离子水，继续搅拌30-40min，加入中间体3，继续搅拌8-10h，制得强化剂。
进一步，步骤B1所述的对羟基苯甲醛、季戊四醇、异丙醇、对甲苯磺酸一水合物和氢氧化钠的用量比为0.2mol:0.1mol:250mL:0.87g:0.25g，中间体1、DMF、吡啶和二氯二甲基硅烷的用量比为50mmol:30mL:1mL:100mmol。
进一步，步骤B2所述的中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、去离子水和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量比为2mmol:1mmol:20mL:2mmol，端氢聚硅氧烷和KH570的摩尔比为1:2，氯铂酸在端氢聚硅氧烷和KH570混合物中的浓度为10-15ppm。
进一步，步骤B3所述的三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水的用量比为0.1mol:2g:125mL:2.5mL，底物、THF、冰醋酸、去离子水和中间体3的用量比为6g:60mL:4.8g:60mL:0.8g。
本发明的有益效果：本发明公开的一种再生骨料混凝土，包括如下原料：水泥、粉煤灰、矿粉、改性再生骨料、砂、水、减水剂、强化剂和二乙氨基丙胺，改性再生骨料，以再生骨料和正硅酸乙酯为原料，先混合均匀，使得正硅酸乙酯进入再生骨料的缝隙内部，再加入氨水，使得正硅酸乙酯水解聚合，进而在再生骨料的缝隙处填充纳米二氧化硅，最后用KH550表面处理，使得表面接枝活性氨基，制得改性再生骨料，与传统再生骨料相比，改性再生骨料的缝隙更少，能够避免在与混凝土搅拌过程出现吸水现象，同时改善了再生骨料的表面结构，进而增强了混凝土的强度，强化剂以对羟基苯甲醛和季戊四醇为原料，在对甲苯磺酸一水合物的作用下，进行双缩醛化反应，制得中间体1，将中间体1和二氯二甲基硅烷反应，使得中间体1上的酚羟基和二氯二甲基硅烷上的氯原子位点反应，形成Si-Cl键封端，制得中间体2，将中间体2和3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷水解，再在浓硫酸的作用下，与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷聚合，形成端氢聚硅氧烷，将端氢聚硅氧烷和KH570在氯铂酸的作用下，使得端氢聚硅氧烷上的Si-H键和KH570上的双键反应，形成硅氧烷键封端，制得中间体3，将三甲氧基苯基硅烷水解反应，形成有缺角的聚倍半硅氧烷结构，再加入中间体3，使得中间体3上的硅氧烷水解补充缺角，制得强化剂，在再生骨料混凝土原料混合过程中，在碱性条件下，改性再生骨料上的活性氨基能够与强化剂分子之间的部分环氧基反应，剩余的环氧基能够与二乙氨基丙胺上的氨基反应，进而加强了强化剂与改性再生骨料之间的配合， 同时形成包覆能够减少水分进入改性再生骨料内部，确保了混凝土能够正常凝结硬化，且强化剂分子链为螺环结构，且分子端含有笼型聚硅氧烷结构，分布在混凝土的内部，能够提升混凝土的强度。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种再生骨料混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤A1：将再生骨料分散在乙醇中，加入正硅酸乙酯，在转速为60r/min，温度为60℃的条件下，搅拌并加入氨水，搅拌处理4h后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，在转速为60r/min，温度为50℃的条件下，搅拌1h，过滤去除滤液，制得改性再生骨料；
步骤A2：称取如下重量份原料：水泥270份、粉煤灰100份、矿粉60份、改性再生骨料1050份、砂700份、水160份、减水剂9份、强化剂50份和二乙氨基丙胺5份；
步骤A3：将水泥、粉煤灰、矿粉、改性再生骨料、砂、水、减水剂和强化剂混合均匀，加入二乙氨基丙胺，在pH值为7.5的条件下，混合均匀，制得再生骨料混凝土。
步骤A1所述的再生骨料、正硅酸乙酯和氨水的用量比为15g:3mL:4mL，KH550的用量为底物质量0.3%。
步骤A2所述的水泥型号为P.O 42.5，粉煤灰细度45μm方孔筛筛余18.5%，再生骨料的粒径为10mm，减水剂为木质素磺酸钠和木质素磺酸镁。
所述的强化剂由如下步骤制成：
步骤B1：将对羟基苯甲醛、季戊四醇和异丙醇混合均匀，通入氮气保护，在转速为200r/min，温度为20℃的条件下，搅拌并加入对甲苯磺酸一水合物，进行反应10h，加入碳酸氢钠，继续反应30min，制得中间体1，将中间体1、DMF和吡啶混合均匀，在转速为150r/min，温度为-10℃的条件下，搅拌并加入二氯二甲基硅烷，进行反应2h后，升温至40℃，继续反应2h，制得中间体2；
步骤B2：将中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和去离子水混合，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，搅拌10min后，加入浓硫酸和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，进行反应4h后，调节pH至中性，制得端氢聚硅氧烷，将端氢聚硅氧烷、KH570和DMF混合均匀，在转速为150r/min，温度为50℃的条件下，搅拌并加入氯铂酸，进行反应10h，制得中间体3；
步骤B3：将三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水混合均匀，在转速为200r/min，温度为70℃的条件下，进行反应4h后，降温至20℃，继续反应15h，蒸馏并干燥，将底物加入THF中，通入氮气保护，在转速为300r/min，温度为0℃的条件下，搅拌并加入冰醋酸，进行反应2h，加入去离子水，继续搅拌30min，加入中间体3，继续搅拌8h，制得强化剂。
步骤B1所述的对羟基苯甲醛、季戊四醇、异丙醇、对甲苯磺酸一水合物和氢氧化钠的用量比为0.2mol:0.1mol:250mL:0.87g:0.25g，中间体1、DMF、吡啶和二氯二甲基硅烷的用量比为50mmol:30mL:1mL:100mmol。
步骤B2所述的中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、去离子水和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量比为2mmol:1mmol:20mL:2mmol，端氢聚硅氧烷和KH570的摩尔比为1:2，氯铂酸在端氢聚硅氧烷和KH570混合物中的浓度为10ppm。
步骤B3所述的三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水的用量比为0.1mol:2g:125mL:2.5mL，底物、THF、冰醋酸、去离子水和中间体3的用量比为6g:60mL:4.8g:60mL:0.8g。
实施例2
一种再生骨料混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤A1：将再生骨料分散在乙醇中，加入正硅酸乙酯，在转速为60r/min，温度为65℃的条件下，搅拌并加入氨水，搅拌处理5h后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，在转速为60r/min，温度为55℃的条件下，搅拌1.3h，过滤去除滤液，制得改性再生骨料；
步骤A2：称取如下重量份原料：水泥285份、粉煤灰110份、矿粉70份、改性再生骨料1080份、砂710份、水170份、减水剂9.5份、强化剂65份和二乙氨基丙胺6.5份；
步骤A3：将水泥、粉煤灰、矿粉、改性再生骨料、砂、水、减水剂和强化剂混合均匀，加入二乙氨基丙胺，在pH值为7.5的条件下，混合均匀，制得再生骨料混凝土。
步骤A1所述的再生骨料、正硅酸乙酯和氨水的用量比为15g:3mL:4mL，KH550的用量为底物质量0.4%。
步骤A2所述的水泥型号为P.O 42.5，粉煤灰细度45μm方孔筛筛余18.5%，再生骨料的粒径为10mm，减水剂为木质素磺酸钠和木质素磺酸镁。
所述的强化剂由如下步骤制成：
步骤B1：将对羟基苯甲醛、季戊四醇和异丙醇混合均匀，通入氮气保护，在转速为200r/min，温度为23℃的条件下，搅拌并加入对甲苯磺酸一水合物，进行反应13h，加入碳酸氢钠，继续反应35min，制得中间体1，将中间体1、DMF和吡啶混合均匀，在转速为150r/min，温度为-10℃的条件下，搅拌并加入二氯二甲基硅烷，进行反应2.5h后，升温至43℃，继续反应2.5h，制得中间体2；
步骤B2：将中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和去离子水混合，在转速为200r/min，温度为65℃的条件下，搅拌15min后，加入浓硫酸和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，进行反应5h后，调节pH至中性，制得端氢聚硅氧烷，将端氢聚硅氧烷、KH570和DMF混合均匀，在转速为150r/min，温度为55℃的条件下，搅拌并加入氯铂酸，进行反应13h，制得中间体3；
步骤B3：将三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水混合均匀，在转速为200r/min，温度为73℃的条件下，进行反应5h后，降温至23℃，继续反应16h，蒸馏并干燥，将底物加入THF中，通入氮气保护，在转速为300r/min，温度为0℃的条件下，搅拌并加入冰醋酸，进行反应2.5h，加入去离子水，继续搅拌35min，加入中间体3，继续搅拌9h，制得强化剂。
步骤B1所述的对羟基苯甲醛、季戊四醇、异丙醇、对甲苯磺酸一水合物和氢氧化钠的用量比为0.2mol:0.1mol:250mL:0.87g:0.25g，中间体1、DMF、吡啶和二氯二甲基硅烷的用量比为50mmol:30mL:1mL:100mmol。
步骤B2所述的中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、去离子水和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量比为2mmol:1mmol:20mL:2mmol，端氢聚硅氧烷和KH570的摩尔比为1:2，氯铂酸在端氢聚硅氧烷和KH570混合物中的浓度为13ppm。
步骤B3所述的三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水的用量比为0.1mol:2g:125mL:2.5mL，底物、THF、冰醋酸、去离子水和中间体3的用量比为6g:60mL:4.8g:60mL:0.8g。
实施例3
一种再生骨料混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤A1：将再生骨料分散在乙醇中，加入正硅酸乙酯，在转速为80r/min，温度为70℃的条件下，搅拌并加入氨水，搅拌处理6h后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，在转速为80r/min，温度为60℃的条件下，搅拌1.5h，过滤去除滤液，制得改性再生骨料；
步骤A2：称取如下重量份原料：水泥300份、粉煤灰120份、矿粉80份、改性再生骨料1100份、砂720份、水180份、减水剂10份、强化剂50-80份和二乙氨基丙胺8份；
步骤A3：将水泥、粉煤灰、矿粉、改性再生骨料、砂、水、减水剂和强化剂混合均匀，加入二乙氨基丙胺，在pH值为8的条件下，混合均匀，制得再生骨料混凝土。
步骤A1所述的再生骨料、正硅酸乙酯和氨水的用量比为15g:3mL:4mL，KH550的用量为底物质量0.5%。
步骤A2所述的水泥型号为P.O 42.5，粉煤灰细度45μm方孔筛筛余18.5%，再生骨料的粒径为10mm，减水剂为木质素磺酸钠和木质素磺酸镁。
所述的强化剂由如下步骤制成：
步骤B1：将对羟基苯甲醛、季戊四醇和异丙醇混合均匀，通入氮气保护，在转速为300r/min，温度为25℃的条件下，搅拌并加入对甲苯磺酸一水合物，进行反应15h，加入碳酸氢钠，继续反应40min，制得中间体1，将中间体1、DMF和吡啶混合均匀，在转速为200r/min，温度为-10℃的条件下，搅拌并加入二氯二甲基硅烷，进行反应3h后，升温至45℃，继续反应3h，制得中间体2；
步骤B2：将中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和去离子水混合，在转速为300r/min，温度为70℃的条件下，搅拌15min后，加入浓硫酸和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，进行反应6h后，调节pH至中性，制得端氢聚硅氧烷，将端氢聚硅氧烷、KH570和DMF混合均匀，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，搅拌并加入氯铂酸，进行反应15h，制得中间体3；
步骤B3：将三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水混合均匀，在转速为300r/min，温度为75℃的条件下，进行反应6h后，降温至25℃，继续反应18h，蒸馏并干燥，将底物加入THF中，通入氮气保护，在转速为500r/min，温度为0℃的条件下，搅拌并加入冰醋酸，进行反应3h，加入去离子水，继续搅拌40min，加入中间体3，继续搅拌10h，制得强化剂。
步骤B1所述的对羟基苯甲醛、季戊四醇、异丙醇、对甲苯磺酸一水合物和氢氧化钠的用量比为0.2mol:0.1mol:250mL:0.87g:0.25g，中间体1、DMF、吡啶和二氯二甲基硅烷的用量比为50mmol:30mL:1mL:100mmol。
步骤B2所述的中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、去离子水和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量比为2mmol:1mmol:20mL:2mmol，端氢聚硅氧烷和KH570的摩尔比为1:2，氯铂酸在端氢聚硅氧烷和KH570混合物中的浓度为15ppm。
步骤B3所述的三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水的用量比为0.1mol:2g:125mL:2.5mL，底物、THF、冰醋酸、去离子水和中间体3的用量比为6g:60mL:4.8g:60mL:0.8g。
对比例1
本对比例与实施例1相比用再生骨料代替改性再生骨料，其余步骤相同。
对比例2
本对比例与实施例1相比未加入中间体2，其余步骤相同。
对比例3
本对比例与实施例1相比用中间体3代替强化剂，其余步骤相同。
将实施例1-3和对比例1-3制得的混凝土依照GB/T50081-2019的标准，制成100mm×100mm×100mm试样，检测养护3天、7天和28天的抗压强度，检测结果如下表所示。
由上表可知本申请具有很好的机械性能。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤A1：将再生骨料分散在乙醇中，加入正硅酸乙酯，搅拌并加入氨水，搅拌处理后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，搅拌处理，过滤去除滤液，制得改性再生骨料；
步骤A2：称取如下重量份原料：水泥270-300份、粉煤灰100-120份、矿粉60-80份、改性再生骨料1050-1100份、砂700-720份、水160-180份、减水剂9-10份、强化剂50-80份和二乙氨基丙胺5-8份；
步骤A3：将水泥、粉煤灰、矿粉、改性再生骨料、砂、水、减水剂和强化剂混合均匀，加入二乙氨基丙胺，在碱性条件下，混合均匀，制得再生骨料混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤A1所述的再生骨料、正硅酸乙酯和氨水的用量比为15g:3mL:4mL，KH550的用量为底物质量0.3-0.5%。
3.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：所述的强化剂由如下步骤制成：
步骤B1：将对羟基苯甲醛、季戊四醇和异丙醇混合均匀，通入氮气保护，搅拌并加入对甲苯磺酸一水合物，进行反应，加入碳酸氢钠，继续反应，制得中间体1，将中间体1、DMF和吡啶混合搅拌并加入二氯二甲基硅烷，进行反应后，升温继续反应，制得中间体2；
步骤B2：将中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和去离子水混合搅拌后，加入浓硫酸和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，进行反应后，调节pH至中性，制得端氢聚硅氧烷，将端氢聚硅氧烷、KH570和DMF混合搅拌并加入氯铂酸，进行反应，制得中间体3；
步骤B3：将三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水混合反应后，降温继续反应，蒸馏并干燥，将底物加入THF中，通入氮气保护，搅拌并加入冰醋酸，进行反应，加入去离子水，继续搅拌，加入中间体3，继续搅拌，制得强化剂。
4.根据权利要求3所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤B1所述的对羟基苯甲醛、季戊四醇、异丙醇、对甲苯磺酸一水合物和氢氧化钠的用量比为0.2mol:0.1mol:250mL:0.87g:0.25g，中间体1、DMF、吡啶和二氯二甲基硅烷的用量比为50mmol:30mL:1mL:100mmol。
5.根据权利要求3所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤B2所述的中间体2、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、去离子水和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量比为2mmol:1mmol:20mL:2mmol，端氢聚硅氧烷和KH570的摩尔比为1:2，氯铂酸在端氢聚硅氧烷和KH570混合物中的浓度为10-15ppm。
6.根据权利要求3所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤B3所述的三甲氧基苯基硅烷、氢氧化钠、THF和去离子水的用量比为0.1mol:2g:125mL:2.5mL，底物、THF、冰醋酸、去离子水和中间体3的用量比为6g:60mL:4.8g:60mL:0.8g。
7.一种再生骨料混凝土，其特征在于：根据权利要求1-6任一所述的制备方法制备而成。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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