MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
Ing. Aldo Cabrera Díaz Materiales de Construcción
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¿En que me ayuda este tema en mi curso?
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MATERIALES PETREOS:
Se pueden encontrar en grandes
bloques o losas, como el mármol y el
granito, o en fragmentos y gránulos,
como la arena y la grava
Son aquellos materiales sólidos y duros formados por un conjunto
de minerales y que pueden ser utilizados por el ser humano como
material de construcción.
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¿QUÉ ES UN AGREGADO?
El término agregado comprende las
arenas, las gravas naturales y la
piedra triturada utilizadas para
preparar morteros y concretos y
también se aplica a los materiales
especiales utilizados para producir
concretos ligeros y pesados.
Los agregados constituyen alrededor
del 75% en volumen, de una mezcla
típica de concreto.
Fuente: Manual del Ingeniero Civil – Volumen I,
Frederick S. Merritt
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Los agregados pueden ser de origen:
- Ígneo: Una de las más representativas es el granito,
diorita, basalto
-Sedimentario: Areniscas y rocas arcillosas.
- Metamórfico: Se tiene al mármol, calizas dolomitas, pizarra.
ORIGEN DE LOS AGREGADOS
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CARACTERÍSTICAS DE LOS
AGREGADOS: Son características importantes en los agregados, condiciones
deseables en la limpieza, sanidad, resistencia y forma de las
partículas.
A continuación se describen esas condiciones deseables.
-Limpieza: que estén exentos de arcilla, limo, mica, materia orgánica,
sales químicas y granos recubiertos.
-Sano físicamente: que sea estable en su forma ante cambios de
temperatura y de humedad, además de resistir la acción de la
intemperie sin descomponerse.
-Resistencia: Se considera adecuada,
si tiene la capacidad de desarrollar
toda la resistencia propia del
aglomerante. Para condiciones de
desgaste externo, es requerido un
agregado duro y tenaz.
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FORMA DE LAS PARTÍCULAS: La docilidad del concreto se ve
afectada con la presencia de partículas alargadas y planas, siendo
necesario el aumento de arena, cemento y agua.
-Redondeadas: menor rozamiento interno, mayor tasa de ligante,
escurrimientos.
-Laminares: facilidad de dislocamiento/fragmentación, sobre posición.
- Cúbicas: drenaje superficial deficiente, mayor riesgo de exudación.
-Poliédricas (ideales): Condiciones de fijación superiores, rozamiento
interno elevado, mayor resistencia a la fragmentación, rugosidad
(profundidad de textura) adecuada, drenaje superficial apropiado,
dosificación fácil.
CARACTERÍSTICAS DE LOS
AGREGADOS:
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FUENTE DE LOS AGREGADOS:
Naturales: Son los agregados que provienen
de la explotación de fuentes naturales tales
como depósitos fluviales (arenas y gravas de
ríos) o de glaciales y de canteras de diversas
rocas. Se pueden aprovechar en su gradación
natural o triturándolos mecánicamente, según
sea el caso, de acuerdo con las
especificaciones requeridas, dependiendo del
tipo de hormigón que se desea fabricar.
Artificiales: Estos agregados se obtienen a
partir de productos y procesos industriales tales
como escorias de alto horno, clinker (+ yeso da
el cemento), limaduras de hierro, cenizas del
carbón, aserrín y viruta, poliuretanos.
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EVALUACIÓN DE LAS FUENTES DE
LOS AGREGADOS:
Las propiedades físicas y químicas de las rocas determinan la
aceptabilidad de una fuente de agregados para un determinado
proyecto de construcción.
Estas características varían dentro de
una misma cantera de roca o de grava,
lo que hace que sea necesario muestrear
y someter a pruebas continuamente los
materiales a media que se producen los
agregados
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USO DE LOS AGREGADOS:
Usos principales en ingeniería civil:
-Material subyacente para fundaciones y pavimentos.
- Ingredientes del hormigón de cemento portland y hormigón
asfáltico
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USO DE LOS AGREGADOS:
En el concreto de cemento portland, entre el 60% y el 75% del volumen y entre el 79% y el 85% del peso, esta formado por agregados. Actúan como rellenos para reducir la cantidad de pasta de cemento, y por ende los costos.
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USO DE LOS AGREGADOS:
En el concreto asfaltico, los agregados constituyen más del
80% del volumen y entre el 92% y el 96% de la masa. El
cemento asfaltico actúa como como aglomerantes para
mantener juntas las partículas del árido, pero no tiene la
suficiente resistencia para mantenerlos unidos.
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TRABAJO GRUPAL:
5 grupos de 5 integrantes
1 Grupo: Por Definir Cantera. 2 Grupo: Por Definir Cantera. 3 Grupo: Por Definir Cantera. 4 Grupo: Por Definir Cantera. 5 Grupo: Por Definir Cantera.
CADA GRUPO TRAERÁ SU MATERIAL ASIGNADO ADEMÁS EN SU INFORMES DEBERÁN ANEXAR FOTOS CON TODOS LOS INTEGRANTES. SI NO ESTA ALGÚN ESTUDIANTE NO SE INCLUIRÁ EN LA EVALUACIÓN.
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DATOS DE LAS CANTERAS:
CANTERA RÍO CHONTA:
Está ubicada en la ciudad de Cajamarca-,aproximadamente a 500 m.
del distrito de Baños del Inca, en el río Chonta.
CANTERA RÍO CAJAMARQUINO:
Está ubicada en la ciudad de Cajamarca, en la ribera derecha del río
Cajamarquino, dentro del fundo La Victoria.
CANTERA LA BANDA:
Está ubicada en la ciudad de Cajamarca, en el distrito de Llacanora.
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FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE
LAS PARTÍCULAS:
La forma de las partículas individuales de los agregados,
determinan como podrá aglomerarse el material para obtener
una configuración densa así como la movilidad de las piedras
dentro de una mezcla. A la hora de juzgar el material, hay que
tener presente dos consideraciones: la angularidad y la foliación.
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FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE
LAS PARTÍCULAS:
Generalmente, las partículas de agregado angular dan lugar a
capas de materiales con mayor estabilidad que las redondeadas,
dado que su forma hace más complicado que puedan deslizarse.
La foliación describe la relación entre las dimensiones mas
pequeñas y más grandes de las partículas del agregado.
Fuente: (Mamlouk-Zaiewski, 2009)
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FORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL DE
LAS PARTÍCULAS:
La rugosidad de la superficie de las partículas desempeña un
papel importante en la forma en que el agregado se compacta y
se fija con el material aglomerante. Los agregados con una
textura rugosa son más difíciles de compactar para que adopten
una configuración densa que los agregados suaves.
Fuente: (Mamlouk-Zaiewski, 2009)
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TENACIDAD, DUREZA Y RESISTENCIA
A LA ABRASIÓN:
La capacidad de los agregados para resistir el efecto dañino
de las cargas esta relacionada con la dureza de las partículas
del agregado y se describe mediante la tenacidad o la
resistencia a la abrasión
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TENACIDAD, DUREZA Y RESISTENCIA
A LA ABRASIÓN:
Evalúa la tenacidad y la resistencia a la
abrasión de los agregados. En esta
prueba, una muestra de agregados
mezclados con una distribución de
tamaño fijo se coloca en un gran
tambor de acero con bolas de acero de
tamaño estándar que actúan como
carga abrasiva
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TENACIDAD, DUREZA Y RESISTENCIA
A LA ABRASIÓN:
El tambor se hace girar normalmente
durante 500 revoluciones. Después, el
material se extrae de la maquina y se
pasa a través de un tamiz que retiene
todo el material original.
El porcentaje de pérdida de peso será
el número de abrasión LA.
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ABSORCIÓN:
Aunque los agregados son inertes, pueden capturar agua y
aglomerantes asfalticos en los huecos superficiales. La
cantidad de agua que absorbe el agregado es importante en
el diseño del concreto de cemento portland y en el concreto
asfáltico.
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DEFINICIÓN DE ABSORCIÓN:
La absorción se define como la humedad contenida en la
condición SSD (Saturado con la superficie seca: SSD, por sus
siglas en ingles);
La Absorción se define como el incremento de peso de un
árido poroso seco, hasta lograr su condición de saturación
con la superficie seca, debido a la penetración
de agua a sus poros permeables.
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CONTENIDO DE HUMEDAD:
Cantidad de líquido que posee un cuerpo.
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GRAVEDAD ESPECIFICA:
La gravedad específica, la masa de un material dividida
entre la masa de un volumen igual de agua destilada, se
emplea más comúnmente.
https://youtu.be/KuVeMmoxfwo
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RESISTENCIA DEL AGREGADO:
La resistencia del agregado es importante, generalmente en el
concreto de alta resistencia y en la capa superficial de los
pavimentos sometidos a un tráfico intenso. La resistencia de los
agregados a la tracción varía entre 0.7 MPa y 16 Mpa (100 psi y
2300 psi), mientras que la resistencia a compresión esta entre 35
MPa y 350 MPa (5000 psi y 50000 psi).
Es difícil calcular esta propiedad; pero pruebas realizadas en la
roca madre proporcionan una prueba indirecta de este valor.
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GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO:
La clasificación y el tamaño máximo de los áridos son importantes
debido a su efecto en las dosificaciones, docilidad, economía,
porosidad y contracción. La distribución del tamaño de partículas
se determina por separación con una serie de tamices normales.
Los tamices normales utilizadas son N°4,8,16,30,50 y 100, para
agregado fino, y 6, 3, 1 ½ , ¾ , y 3/8 de pulgada y N°4 para
agregado grueso.
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GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO:
Los agregados de gran tamaños son
económicamente ventajosos en el
concreto de cemento portland y el
concreto asfaltico.
Pero existe una serie de
consideraciones de construcción, como
la capacidad de equipos, las
dimensiones de los elementos
constructivos, el espacio disponible
entre los elementos de la armadura de
acero y el espesor de capas, limitan el
tamaño máximo de las partículas del
agregado.
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GRANULOMETRÍA DEL AGREGADO:
Se utilizan 2 definiciones para describir el tamaño máximo de
partícula en mezclas de agregados.
Tamaño máximo del agregado: Es el tamaño del tamiz más
pequeño a través del cual puede pasar el 100% de las partículas de
la muestra del agregado.
Tamaño máximo nominal del agregado: Se define como el tamiz
superior al del tamiz que tiene un retenido acumulado mayor o igual
al 10%.
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ANALISIS GRANULOMETRICO:
Tamices con su respectiva abertura en mm. (Fuente: Mamlouk-Zaniewski,2009)
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SUSTANCIAS NOCIVAS:
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MODULO DE FINURA:
Es un índice utilizado para describir si el agregado es fino o
grueso.
El módulo de finura de una arena se calcula al sumar los
porcentajes acumulados retenidos en las seis cribas normales y
al dividir la suma entre 100.
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MODULO DE FINURA (MF):
Ejemplo:
El siguiente cálculo muestra un análisis típico de arena.
Criba N° Porcentajes Individuales
Retenidos
Porcentajes Acumulativos
Retenidos
4 1 1
8 18 19
16 20 39
30 19 58
50 18 76
100 16 92
Charola 8
100 285
El MF no es un índice de granulometría, ya que un número infinito de
tamizados da el mismo valor para el MF. Sin embargo, da una medida del
grosor o finura del material. Los valores de MF de 2.50 a 3 son normales.
MF = 285 / 100
MF = 2.85
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MODULO DE FINURA:
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TOMA DE MUESTRAS:
ASTM D75
TOMA DE MUESTRAS
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TOMA DE MUESTRAS:
El muestreo se define como la operación de remoción de una
parte conveniente en tamaño para el ensayo, de un todo que es
de un volumen mucho más grande, de forma tal que la proporción
y distribución de las calidades a ser ensayadas son las mismas
en la parte removida y el volumen total.
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Como se ve en la tabla, la muestra puede ser bastante grande,
especialmente cuando es necesario conocer las propiedades
del agregado grueso, de modo que es necesario reducirla
antes del ensayo. En todas las etapas de reducción es preciso
retener el carácter representativo de la muestra, con el objeto
de que la ensayada, tenga las mismas propiedades de la
principal. Existen 3 formas de reducir el tamaño de la muestra,
la cual en este texto nos interesa la de partición por cuartos.
(ASOCRETO, 2010)
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PARTICIÓN POR CUARTOS:
La muestra principal se mezcla hasta que tenga aspecto
uniforme, en el caso de agregado fino se humedece para evitar la
segregación. El material se amontona en forma de cono y a
continuación se revuelve con una pala para forma de nuevo un
cono. Esto se repite dos veces, depositando siempre el material
en la cúspide del cono, de modo que la caída de partículas se
distribuya uniformemente sobre la circunferencia de la base,
luego es aplanar el cono, y dividirlo en cuartos. Se descartan dos
opuestos, para que los otros dos formen la muestra, o si todavía
es demasiado, se reduce nuevamente mediante una partición.
(ASOCRETO, 2010)
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EXPLICACIÓN DE LOS PRINCIPALES
ENSAYOS FÍSICOS Y MECÁNICOS
DE LOS AGREGADOS EN
LABORATORIO
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FORMACIÓN DE GRUPOS:
5 grupos de 5 integrantes
TODOS : CANTERA POR DEFINIR
Cada grupo traerá su material asignado además en su informes
tendrán que anexar sus fotos(con epp explicado) con todos los
integrantes. si no esta algún estudiante no se incluirá en la
evaluación y si no tienen epp (5 puntos menos para el grupo).
EN TODOS LOS ENSAYOS ESTÁ PROHIBIDO GRABAR VIDEOS
Y/O SONIDOS, POR CUESTIONES PRIVADAS DE LA
UNIVERSIDAD.
PERSONA QUE SE LO DETECTA SERÁ SUSPENDIDO DEL
ENSAYO.
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Granulometría de los agregados
(ASTM C 136/MTC-E204/NTP 400.012)
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La granulometría describe la distribución de tamaños de las
partículas de los agregados. Se dice que el agregado al tener
mayor tamaño son más económicos ya que requieren menos
aglomerante. Los resultados del análisis granulométrico se
describen mediante los porcentajes acumulados de
agregados que pasan a través de, o que son retenidos por un
tamaño de tamiz especifico.
GRANULOMETRÍA
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INSTRUMENTOS:
Balanza, capacidad 80 Kgf y 30 Kgf (En laboratorio)
Horno de 50 Litros. Temperatura 100±5°C (En
laboratorio)
1 Juego de tamices. (En laboratorio)
Lapicero (Personal)
Reloj o Cronometro. (Personal)
Cámara de video y fotografía (Personal)
2000 gr de agregado fino de la cantera que le corresponda.
3000 gr de agregado grueso Tamaño máximo 1”.
MATERIALES:
* Ambos materiales obtenidos mediante cuarteo.
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PROCEDIMIENTO:
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Contenido de húmedad ASTM C70
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Balanza, capacidad 80 Kgf y 30 Kgf (En laboratorio)
Horno de 50 Litros. Temperatura 100±5°C (En laboratorio)
Lapicero (Personal)
Reloj o Cronometro. (Personal)
Cámara de video y fotografía (Personal)
EQUIPOS E INSTRUMENTOS:
5 Kg. de agregado grueso tamaño máximo de 1”.
Cantera específica.
MATERIALES:
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PROCEDIMIENTO:
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Peso específico aparente y real
del agregado
(ASTM C 127 y C 128)
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Densidad: Relación entre masa y volumen
Densidad seca o absoluta: Relación entre la masa seca de las partículas no
incluye volumen de poros saturables y no saturables.
Densidad SSS: Relación que existe entre el masa en las SSS y su volumen
no incluye volumen de poros saturables y no saturables.
- Densidad nominal (*): Relación que existe entre la masa seca de las
partículas y el volumen total ( No incluye poros saturables o a la superficie).
- Densidad aparente: Denominada así a la relación entre la masa de las
partículas y su volumen aparente, incluye el volumen de los poros saturables
y no saturables que hay dentro de las partículas. Esta es la más importante,
debido a que con ella se determina la masa de agregado requerido para un
volumen unitario de concreto, porque los poros interiores dentro de las
partículas de agregados van a ocupar un volumen dentro de la masa de
concreto y porque el agua que se aloja dentro de los poros saturables no
hace parte del agua de mezcla; entendiéndose por agua de mezcla tanto el
agua de hidratación del cemento como el agua libre que en combinación con
el cemento, produce la pasta lubricante de los agregados.
- Grado de absorción: Es la capacidad que tiene los agregados para llenar de
agua los vacíos permeables de su estructura interna, al ser sumergida durante
24 horas en agua y luego secarlos superficialmente.
BASE TEORICA:
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Peso específico aparente y real
del agregado grueso
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Balanza, capacidad 80 Kgf y 30 Kgf (En laboratorio)
Horno de 50 Litros. Temperatura 100±5°C (En laboratorio)
Termómetro ambiental (En laboratorio)
Canastilla metálica. (En laboratorio)
Lapicero (Personal)
02 Bandejas (Personal)
Reloj o Cronometro. (Personal)
Cámara de video y fotografía (Personal)
EQUIPOS E INSTRUMENTOS:
MATERIALES:
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PROCEDIMIENTO:
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PROCEDIMIENTO:
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Resistencia a la abrasión de los ángeles. Agregado Grueso
(ASTM C 31)
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FUNDAMENTO TEORICO:
La prueba de abrasión Los Angeles (ASTM C131), evalúa la
tenacidad y la resistencia a la abrasión de los agregados. En esta
prueba, una muestra de agregados mezclados con una
distribución de tamaño fijo se coloca en un gran tambor de acero
con bolas de acero de tamaño estándar que actúan como carga
abrasiva.
El tambor se hace girar normalmente durante 500 revoluciones.
Después, el material se extrae de la máquina y se pasa a través
de un tamiz que retiene todo el material original. El porcentaje de
pérdida de peso será el número de abrasión LA. Este ensayo es
una prueba empírica que no posee base científica.
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TABLAS A USARSE:
MÉTODO A B C D
DIÁMETRO CANTIDAD DE MATERIAL A EMPLEAR (gr)
PASA EL TAMIZ RETENIDO EN TAMIZ
1 1/2" 1" 1250 ± 25
1" 3/4" 1250 ± 25
3/4" 1/2" 1250 ± 10 2500 ± 10
1/2" 3/8" 1250 ± 10 2500 ± 10
3/8" 1/4" 2500 ± 10
1/4" N° 4 2500 ± 10
N° 4 N° 8 5000 ± 10
PESO TOTAL 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10 5000 ± 10
N° DE ESFERAS 12 11 8 6
N° DE REVOLUCIONES 500 500 500 500
TIEMPO DE ROTACIÓN(MINUTOS) 15 15 15 15
Tabla : “Tabla de la granulometría para ensayo de abrasión”
ASTM C131
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Máquina de los Ángeles (En laboratorio)
Balanza, capacidad 80 Kgf y 30 Kgf (En laboratorio)
Horno de 50 Litros. Temperatura 100±5°C (En laboratorio)
Tamiz N° 12.
EQUIPOS E INSTRUMENTOS:
5 Kg. de agregado grueso tamaño máximo de 1”.
MATERIALES:
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PROCEDIMIENTO:
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Gracias por su atención
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