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FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE FERNANDÓPOLIS – FEF FACULDADES INTEGRADAS DE FERNANDÓPOLIS – FIFE CURSO ENGENHARIA CIVIL NATALIA GOMES MAGAROTTI NAYRA MATEUS MOREIRA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AGREGADOS POR RESIDUOS DA CONSTRUÇÃO NA PRODUÇÃO DE CONCRETO FERNANDÓPOLIS - SP 2019 NATALIA GOMES MAGAROTTI NAYRA MATEUS MOREIRA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AGREGADOS POR RESIDUOS DA CONSTRUÇÃO NA PRODUÇÃO DE CONCRETO Artigo científico apresentado ao curso de Engenharia Civil da Fundação Educacional de Fernandópolis - FEF, como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Ms. Cleiton Mendes . FERNANDÓPOLIS – SP 2019 3 FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE FERNANDÓPOLIS – FEF FACULDADES INTEGRADAS DE FERNANDÓPOLIS – FIFE PARECER DE ADMISSIBILIDADE - TCC II À Coordenação do Curso de __________________________________ Informo a esta Coordenação que o Trabalho de Curso com o Título ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ______ dos(as) alunos(as) _______________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___ tem parecer ____________________________ para apresentação em banca. Fernandópolis, ............. de .................de 20....... ______________________________________ Orientador: Prof. Ms. Cleiton Mendes Ciência dos(as) alunos(as): _________________________________ _________________________________ Em ____/____/___ 4 SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DE AGREGADOS POR RESIDUOS DA CONSTRUÇÃO NA PRODUÇÃO DE CONCRETO RESUMO O presente trabalho apresenta uma análise do comportamento do concreto para fins estruturais considerando a utilização da areia reciclada em seu traço. Assim, a partir da observação da grande quantidade de resíduos gerados pela construção civil, verificou-se a necessidade de buscar novas alternativas para o uso de Resíduos de Construção e Demolição (RCD’s). Para tanto, buscou-se sanar possíveis desvantagens em relação à sua resistência à compressão axial, acrescentando-se à mistura agregados naturais, do tipo britado, de granulometria variada, bem como aditivo plastificante. A composição dos traços foi escolhida com o objetivo de facilitar a comparação entre o concreto convencional e o concreto produzido com as respectivas adições. Após a avaliação dos ensaios realizados em laboratório, considerando-se o ensaio de compressão axial simples por meio de prensa hidráulica, realizados aos 28 dias de cura submersa, foi constatada a inviabilidade do uso da areia reciclada para fins estruturais. Palavras-chave: Construção; Demolição; Resíduos; Resistência; Compressão. 5 1 INTRODUÇÃO No Brasil, um dos ramos de maior geração de emprego é a Construção Civil. Com o aumento das atividades, a economia é movimentada beneficiando desde as grandes empresas a trabalhadores autônomos. Porém, com essa enorme produtividade a construção civil traz também a geração de resíduos sólidos, que por deficiência em utilização de políticas sustentáveis, acarreta elevados custos das obras, decorrente do grande desperdício de matéria-prima. A extração de matéria- prima para utilização nas misturas de concretos também prejudica muito a natureza, causando danos ecológicos irreversíveis, principalmente onde há a extração de minério, como, por exemplo, em Minas Gerais. De acordo com a Associação Brasileira para Reciclagem de Resíduos da Construção Civil e Demolição (ABRECON, 2012), no Brasil são recolhidas, oficialmente, 33 milhões de toneladas de entulho por ano. Material suficiente para construir quase 500 mil casas populares de 50 metros quadrados. Por se tratar de um material que contém vários compostos diferentes, acaba sendo pouco utilizado. Todavia, o Resíduo da Construção Civil não é produzido apenas por um setor, boa parte é gerada por obras em rodovias que tem suas vidas uteis determinadas, principalmente vias de concreto, assim gerando muito material RCD (Resíduos da Construção e Demolição), quando esta é refeita. Buscando alternativas para diminuição desses resíduos, as empresas recicladoras trabalham beneficiando os materiais descartados, atribuindo-lhes novamente condições de uso no setor. Contudo segundo as especificações dadas pela NBR 15116 (ABNT, 2004) – Agregados Reciclados de Resíduos Sólidos da Construção Civil, essa utilização deverá ser feita apenas para fins não estruturais. Apesar do campo que configura o uso desses insumos ser desmedido, como na utilização de estradas não pavimentadas, o emprego de todo o material gerado na usina de reciclagem, teria seu aproveitamento máximo ao ser adotado na composição de traços para funções estruturais. 6 1.1 OBJETIVOS A seguir são apresentados o objetivo geral e específicos, respectivamente. 1.1.1 Objetivo Geral O objetivo geral deste trabalho é avaliar a influência da adição de areia reciclada no concreto convencional, sugerindo soluções para o aumento da resistência, incorporando agregados de granulometrias variáveis, bem como aditivos plastificantes na mistura de concreto, analisando-se, assim, sua resistência à compressão axial, para fins estruturais. 1.1.2 Objetivos Específicos Os objetivos específicos desta pesquisa são: Levantar dados bibliográficos referentes ao concreto, apresentando seus componentes, tal como o domínio de cada um deles no desempenho do concreto; Definir sua resistência mecânica por meio de testes de compressão axial realizados em laboratório através dos corpos de prova confeccionados; Analisar os resultados obtidos, definindo a influência dos agregados utilizados na mistura do concreto estrutural, assim como o uso do aditivo plastificante. 1.2 JUSTIFICATIVA Apesar de o Brasil ser um país onde o setor da construção civil faz parte dos principais geradores de renda, contribuindo para seu crescimento, esse mesmo cria uma significativa quantidade de resíduos, onde a capacidade de aproveitamento desse material não acompanha a imensa produtividade do ramo. De acordo com ABRECON o segmento da reciclagem de resíduos da construção e demolição no Brasil ainda é incipiente. Cerca de 41% a 70% da massa total de resíduos sólidos são produzidos nos centros urbanos de médio e grande porte, um importante impasse a ser resolvido (PINTO, 1999). Mesmo com as já implantadas usinas de reciclagem, o consumo desses subprodutos provenientes do RCD aplica-se apenas para elementos com fins não estruturais, a exemplo dos blocos de concreto para vedação, cascalhos para 7 pavimentação de estradas, contra-piso e material para drenagens, bancos e mesas para praças, guias e tampas para bueiros, dando assim uma limitação quanto a possível expansão de seu uso em todas as classes de elementos com base de concreto. Neste contexto, serão apresentadas possibilidades de adequação de um dos produtos obtidos através do RCD, na utilização em obras com finalidade estrutural. O agregado miúdo é o componente adotado para esse designo. A areia reciclada em sua produção pode trazer consigo características que minimizam a capacidade mecânica do traço de concreto. Analisando essa situação, buscaram-se formas de superar esse passivo, empregando variedades de britas, e também com a adição de aditivo plastificante à mistura de concreto convencional. Portanto, a utilização da areia reciclada em projetos com função estrutural abrirá mais uma porta para o consumo desse material, destinando-o de maneira eficaz e econômica, contribuindo com a sustentabilidade. 2 DESENVOLVIMENTO 2.1 DEFINIÇÃODE RCD Segundo a Resolução Conama nº 307 (2002, p. 571) os resíduos da construção e demolição são resultantes de construções, demolições, reformas e reparos, oriundos também da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, pavimentos asfálticos, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulho de obras, caliça ou metralha; Já o agregado reciclado refere-se a material granular proveniente do tratamento de resíduos de construção que contenha características técnicas para utilização em obras de edificação de infraestrutura, em aterros sanitários ou em outras obras de engenharia. Sendo divididos por classe: I - Classe A: são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, tais como: a) De construção, demolição, reformas e reparos de pavimentação e de outras obras de infraestrutura, inclusive solos provenientes de terraplanagem; 8 b) De construção, demolição, reparo e reforma de edificações: componentes cerâmicos (tijolos, blocos, telhas, placas de revestimentos, etc.), argamassa e concreto; c) De processo de fabricação e/ou demolição de peças pré-moldadas em concreto (blocos, tubos, meios-fios etc.) produzidas nos canteiros de obras; II – Classe B: são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como: plásticos, papel/ papelão, metais, vidros, madeiras e outros; III – Classe C: são os resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem/ recuperação, tai como os produtos oriundos do gesso; IV – Classe D: são os resíduos perigosos oriundos do processo de construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros ou aqueles contaminados ou prejudiciais à saúde ou oriundos de demolições, reformas e reparos de clinicas radiológicas, instalações industriais e outros, bem como telhas e demais objetos e materiais que contenham amianto ou outros produtos nocivos à saúde.¹ 2.2 DEFINIÇÃO DE CONCRETO É a obtenção de uma mistura, contendo cimento, pedras, areia e água, contendo ou não aditivos para melhorá-los, que através das reações químicas que ocorrem devido à adição de água no conjunto, formam uma pasta resistente e que adere aos componentes (pedra e areia), formando um compósito maciço.² 2.2.1 Cimento O cimento é um material aglomerante de característica pulverulenta, que tem o papel de unir todas as partículas dos agregados do concreto, formando uma massa monolítica, influenciando na resistência final da mistura.³ _________________________________________________________________ ¹ Disponível em https://www.legisweb.com.br/legislacao. Resolução CONAMA nº. 307 artigo2, p. 571, de 5 de julho de 2002. ² Disponível em: https://www.portaldoconcreto.com.br/o-que-e-concreto. ³ Disponível me: https://www.portaldoconcreto.com.br/o-que-e-cimento. https://www.portaldoconcreto.com.br/o-que-e-concreto https://www.portaldoconcreto.com.br/o-que-e-cimento 9 2.2.2 Agregados Os agregados utilizados para a produção de concretos em geral, podem ser divididos em dois grupos, a saber: Agregado Miúdo: De acordo com NBR 7211 (ABNT, 2005) possuem grãos que passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira de abertura de malha de 150 um. A Tabela 1 traz os limites granulométricos para os agregados miúdos. Tabela 1: Limites granulométricos do agregado miúdo, NBR 7211. Fonte: NBR 7211 (ABNT, 2005). Agregado Graúdo: Segundo a NBR 7211 (ABNT, 2005) o agregado graúdo é o agregado que passa pela peneira de abertura de malha 75 mm e que ficam retidos na peneira de abertura de malha de 4,75 mm. A Tabela 2 traz os limites granulométricos para os agregados graúdos. 10 Tabela 2: Limites da distribuição granulométrica do agregado graúdo. Fonte: NBR 7211 (ABNT, 2005). 2.2.3 Aditivo Os aditivos são produtos incorporados em pequenas quantidades ao concreto de cimento Portland, modificando, assim, algumas de suas propriedades, com a finalidade de melhor adequá-los a determinadas condições, obedecendo alguns requisitos, como: desempenho e uniformidade.⁴ Mehta e Monteiro (2008) destacam que os aditivos variam muito, no que, se dirige, à sua composição, e que geralmente são usados para melhorar a trabalhabilidade do concreto, controlar e aumentar sua resistência como à fissuração térmica, congelamento, corrosões de armaduras, ataques por sulfatos ou a à expansão álcali-agregado. ⁴ Disponível em: https://www.tecnosilbr.com.br/aditivos-para-concreto-principais-tipos-e-para- que-servem-2/. https://www.tecnosilbr.com.br/aditivos-para-concreto-principais-tipos-e-para-que-servem-2/ https://www.tecnosilbr.com.br/aditivos-para-concreto-principais-tipos-e-para-que-servem-2/ 11 2.2.4 Água de amassamento O fator água/cimento influencia diretamente na qualidade do concreto, uma vez que sua falta ou excesso prejudica a mistura produzida. Quando adicionados da forma correta, auxilia em sua trabalhabilidade, resistência, durabilidade, entre outros. Já quando seu uso acontece desproporcional ao traço, causa danos a curto e longo prazo na estrutura confeccionada. O exposto acima é evidenciado pela curva de Abrams (ABCP, 2000), contida na Figura 1. Figura 1: Curva de Abrams. Fonte: ABCP,2000. 2.3 MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais utilizados para a realização dos experimentos foram: Cimento Portland composto com pozolâna CP II-Z-32; Areia natural e areia reciclada proveniente de resíduos da construção civil; Britas 0, 1 e 2; Aditivo plastificante; 12 Água. Neste trabalho, visou-se avaliar a capacidade técnica da areia reciclada na confecção de concreto estrutural, obtendo-se um traço coerente, tornando o produto viável para a utilização, beneficiando a inovação na construção civil. A areia reciclada utilizada não passou por testes de peneiramento para os ensaios granulométricos. Assim, com a fase experimental deste, buscou-se apurar e apresentar as vantagens do uso da areia reciclada na confecção do concreto estrutural, fazendo sua substituição em diversas porcentagens em relação a areia natural, modificando-se, também, a granulometria dos agregados graúdos, considerando-se as britas 0, 1 e 2, bem como a adição de aditivo plastificante buscando sanar possíveis quedas de resistência axial a compressão do concreto. Foram considerados seis traços distintos, produzidos partindo-se do seguinte traço de referencia: 1: 2,13 :3,16: 0,45 (cimento, areia, pedra e água) retirado do manual da Itaú Votorantim Cimentos. Deste modo, a Tabela 3, apresenta as quantidades dos materiais para cada traço citado acima. Tabela 3: Composição dos Traços Produzidos. Composição dos Traços Realizados Traços Cimento (kg) Brita 0 (kg) Brita 1 (kg) Brita 2 (kg) Areia Natural (kg) Areia Reciclada (kg) Aditivo Plast. (ml) Agua (L) 1 12,5 ─ 39,6 ─ 26,5 ─ ─ 5,625 2 12,5 13,2 13,2 13,2 18,55 7.75 ─ 5,625 3 12,5 13,2 13,2 13,2 26,5 ─ ─ 5,625 4 12,5 ─ 39,6 ─ 18,55 7.95 ─ 5,625 5 12,5 132 13,2 13,2 18,55 7.95 18 5,625 6 12,5 13,2 13,2 13,2 13,25 13,25 18 5,625 Fonte: Autoria Própria. A Figura 2 representa um fluxograma considerando as etapas metodológicas que foram consideradas neste artigo. 13 Figura 2 - Fluxograma das etapas metodológicas. Fonte: Autoria Própria. Inicialmente, foi realizado um levantamento das usinas recicladoras de resíduos de construção e demolição, existentes na região, para obtenção da areia reciclada. A areia reciclada utilizada nos testes foi produzida em São Carlos – SP, pela empresa PROHAB – Progresso e Habitação de São Carlos junto com a Prefeitura. A implantação da usina de Reciclagens de Resíduos da ConstruçãoCivil da PROHAB foi inaugurada em 08 de dezembro de 2006 e marca um grande avanço da construção na região. Lá se recicla fragmentos de alvenaria, argamassas de cal, cimento, ou mistas, de assentamento ou revestimento, componentes cerâmicos e de concreto como tijolos, telhas, blocos, lajotas, e outros, de acordo com o site da PROHAB. Segundo o Engenheiro responsável da PROHAB, o processo da triagem é todo manual, que consiste na separação dos entulhos, retirando pregos, ferragens, plásticos e outros, etapa essa de extrema importância para se produzir um material, sobretudo, resistente. A Figura 3 ilustra a areia reciclada em questão. 14 Figura 3 - Areia Reciclada da Usina de São Carlos. Fonte: Autoria Própria. A Figura 4 apresenta os índices de Resíduos da construção e demolição, beneficiados pela usina do Município de São Carlos/SP. Figura 4: Distribuição de RCD do município de São Carlos/SP. Fonte: Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada do Governo Federal – IPEA. 15 Após a obtenção da areia reciclada e dos outros materiais, determinou-se os traços a serem confeccionados e analisados. Assim, para cada um dos seis traços considerados, foram moldados 5 corpos de prova considerando-se moldes de 15x30 cm, totalizando, assim, 30 corpos de prova. Os traços que apresentam a adição de plastificante, seguiram a mesma ordem de disposição dos materiais, observando-se a porcentagem de água antes e após a incorporação do mesmo, sendo 70 e 30%, respectivamente. Após a determinação dos traços, os materiais que compõem o concreto foram misturados em uma betoneira com capacidade de produção de 150 litros. A mesma estava limpa, livre de pó, água suja e restos da última utilização, antes de ser usada. Para a fabricação do concreto, os materiais foram separados, quantificados e então colocados na betoneira respeitando a seguinte ordem: 1. Agregado graúdo; 2. 1/3 da água; 3. Cimento; 4. Agregado miúdo; 5. 2/3 finais da água. Após o preparo da massa de concreto, especificando-se cada traço de acordo com as porcentagens determinadas, os corpos de prova foram moldados, identificados e armazenados em um local protegido sobre uma superfície horizontal rígida, aguardando assim o período de 24 horas para então serem desenformados, conforme a resolução da NBR 5738 (ABNT, 2002), de acordo com a Figura 5. 16 Figura 5: Corpos de Prova ainda nas formas. Fonte: Autoria Própria Posteriormente a desforma, os corpos de prova permaneceram submersos em um tanque contendo água e cal até o momento do ensaio, conforme apresentado na Figura 6. Figura 6: Corpos de prova submersos em água e cal. Fonte: Autoria Própria. 17 2.4 ANÁLISE DOS ENSAIOS REALIZADOS Passados os 28 dias, conforme a NBR 6118 (ABNT, 2014) foram realizados os testes para a obtenção da resistência à compressão axial, no centro Universitário de Votuporanga – UNIFEV. A Figura 7 apresenta um corpo de prova na prensa para ensaio. Figura 7: Ensaio de compressão axial em corpo de prova cilíndrico. Fonte: Autoria Própria. Os resultados obtidos nos ensaios de compressão axial estão expostos pela Figura 8. Figura 8: Resistência à Compressão Axial aos 28 dias. Fonte: Autoria Própria. 18 3 CONSIDERAÇÕES FINAIS Analisando os resultados apresentados na Figura 8, identifica-se os traços produzidos e suas respectivas resistências apuradas a partir do ensaio de compressão axial. O primeiro traço trata-se da mistura padrão do concreto, produzido como parâmetro aos demais, obteve-se resistência axial à compressão de 20 MPa. Já as demais misturas confeccionadas e verificadas, excetuando-se o traço 3, que atingiu a resistência de 21,78 MPa, que também não continha areia reciclada não apresentaram resultados satisfatórios, inviabilizando, assim, o uso da areia reciclada como agregado na fabricação de concreto para fins estruturais. Assim, mesmo diante do acréscimo de britas de diferentes granulometrias e adição de aditivo plastificante, os traços não apresentaram a resistência esperada. Vale ressaltar que para o concreto atingir resistência esperada, seus agregados têm que ter também uma boa resistência, a qual a areia utilizada não apresentou, assim causando, provavelmente, a diminuição da resistência do concreto confeccionado. Conclui-se para este estudo que a areia reciclada utilizada não se adéqua para incorporação na mistura de concreto para fins estruturais. Contudo o RCD é um material com resistências variáveis, devido a seus componentes diferentes. Sendo assim, precisa ser melhor estudado, com pesquisas mais aprofundadas, desde a sua triagem a ensaios em laboratório, podendo sim, futuramente, ser normatizado para uso estrutural. 4 REFERENCIAS ABRECON. Associação Brasileira para Reciclagem de Resíduos da Construção Civil e Demolição. Disponível em: http://www.abrecon.com.br. Acesso em: 15/10/2019. ADITIVOS PARA O CONCRETO – Principais Tipos e para que servem. Disponível em: https://www.portaldoconcreto.com.br. Acesso em: 15/11/2019. https://www.portaldoconcreto.com.br/ 19 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT - NBR 15112– Resíduos da construção civil e resíduos volumosos - Áreas de transbordo e triagem. Rio de Janeiro, 2004. 7p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT - NBR 15113– Resíduos sólidos da construção civil e resíduos inertes - Aterros - Diretrizes para projeto, implantação e operação. Rio de Janeiro, 2004. 12p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT - NBR 15116 – Agregados Reciclados de Resíduos Sólidos da Construção Civil. Rio de Janeiro, 2004. 12p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT - NBR 6118 - Projeto de Estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 2014. 256p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT - NBR 7211 – Agregados Para Concreto - Especificação. Rio de Janeiro, 2005. 11p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT NBR NM ISO 3310- 1: Peneiras de ensaio – Requisitos técnicos e verificação Parte 1: Peneiras de ensaio com tela de tecido metálico (ISO 3310-1, IDT). Rio de Janeiro, 2010. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Procedimento e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2002. BRASIL. Conselho Nacional de Meio Ambiente. (2002) Resolução CONAMA nº. 307, de 5 de julho de 2002. Estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão de resíduos da construção civil. Ministério do Meio Ambiente: CONAMA, 2002. Disponível em: https://www.legisweb.com.br/legislacao. Acesso em 15/10/2019. ITAU. Votorantim Cimentos, ITAU Cimentos para todas as obras. Disponível em: https://www.mapadaobra.com.br/wp-content/themes/mapadaobra/assets/pdf/fichas- tecnicas/itau/todas-as-obras.pdf. Acesso em: 17/10/2019. https://www.mapadaobra.com.br/wp-content/themes/mapadaobra/assets/pdf/fichas-tecnicas/itau/todas-as-obras.pdf https://www.mapadaobra.com.br/wp-content/themes/mapadaobra/assets/pdf/fichas-tecnicas/itau/todas-as-obras.pdf 20 MEHTA, P. K., MONTEIRO, P. J. M., 2008, “Concreto – Estruturas, propriedades e materiais”. Ed. Pini, São Paulo. Disponível em: https://www.docsity.com/pt/concreto- microestrutura-propriedades-e-materiais-paulo-monteiro/4852716/. Acesso em 24/10/2019. PC. PORTAL DO CONCRETO. Disponível em: https://www.portaldoconcreto.com.br. Acesso em: 15/11/2019. PINTO, Tarcísio de Paula. METODOLOGIA PARA A GESTÃO DIFERENCIADA DE RESÍDUOS SÓLIDOS DA CONSTRUÇÃO URBANA. 1999. 218 f. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia Civil, Universidade Politécnica do Estado de São Paulo,1999. Disponível em:http:www.casoi.com.br/hjr/pdfs/GestResiduosSolidos.pdf. Acesso em: 23/10/2019. PROHAB. Progresso e Habitação de São Carlos S/A, Usina de Reciclagem. Disponível em http://www.saocarlos.sp.gov.br/index.php/usina-de-reciclagem.htmlAcesso em:15/10/2019. https://www.portaldoconcreto.com.br/ http://www.mpdft.mp.br/saude/index.php/saude-e-ambiente/residuos-solidos/334-metodologia-para-a-gestao-diferenciada-de-residuos-solidos-da-construcao-urbana http://www.mpdft.mp.br/saude/index.php/saude-e-ambiente/residuos-solidos/334-metodologia-para-a-gestao-diferenciada-de-residuos-solidos-da-construcao-urbana
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