胺类与非胺类沥青抗剥落剂性能的评价
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表 1 薄膜烘箱老化前后的沥青粘附性等级
抗剥落 剂种类
沥青种类
水煮法粘附性等级 石灰岩 玄武岩 砂岩 花岗岩
无
A H-70
老化前 老化后
5 5
5 5
3 4
1 1
非胺类
A H-70
老化前 老化后
5 5
5 5
5 5
5 5
胺类
A H-70
老化前 老化后
5 5
5 5
5 4
5 2
试验结果表明 , 在沥青中加入 0 .4 %(质量分 数)非胺类抗剥落剂 , 可以明显改善沥青与石料尤 其是酸性石料(花岗岩)的粘附性 , 并且在薄膜烘
2005 年第 6 期 彭振兴等 :胺 类与非胺类沥青抗剥落剂性能的评价
95
箱老化后 , 其粘附性并不降低 , 而使用胺类抗剥落 剂虽然在老化前对各种石料的粘附性也能有明显 改善 , 然而在热老化后其效果大大降低 , 尤其是酸 性岩石 , 花岗岩与沥青粘附性等级在老 化前为 5 级而老化后降低到 2 级 , 表明其热稳定性明显不 足 , 而非胺类抗剥落剂的耐热性是优良的 。
干燥状态
冻融状态 TS R / %
未掺加抗剥落剂 / MPa
未老化
1 .60 1 .71 1 .64 1 .16 1 .20 1 .18
72
非胺类抗剥落剂
/M Pa
未老化
长期老化
1 .70 1 .63 1 .71
1 .35 1 .39 1 .40
1 .91 1 .90 1 .89
1 .60 1 .63 1 .59
和自应力 , 用以指导施工 。
参考文献
1 王 湛 , 赵霄龙 .约束膨 胀混凝 土显微 结构分析 .哈 尔 滨建筑大学学报 , 1999 .32(2):54 ～ 57
2 朱伯芳. 论微 膨胀 混凝 土筑 坝技 术 .水力 发电 学报 , 2002(3):1～ 13
3 张 敏 .微 膨胀砼 与钢 管拱泵 送砼 施工 .中南 公路 工 程 , 2000(9):24 ～ 28
4 结论
通过试验 , 抗剥落剂可以改善沥青混合料的 水稳定性 。从效果来看 , 非胺类要好于胺类 , 同时 非胺类耐热性与长期性能也要优于胺类 , 而且与 消石灰或水泥相比 , 使用方便 , 长期性能良好 , 因 此在使用抗剥落剂时 , 应尽量选用非胺类的抗剥 落剂 。
应当指出的是 , 并非所有的非胺类的抗剥落 剂效果都非常好 , 也并非所有的胺类抗剥落剂都 不好 ;同时抗剥落剂在某种程度上还与岩石的种 类有一定的配伍性 , 所以选择抗剥落剂也要通过 试验来确定 , 本文的研究只是说明总体上非胺类 的抗剥落剂性能要比胺类的要好 。
当前市场上的抗剥落剂主要以胺类为主 , 非 胺类沥青抗剥落剂较少 。 因此 , 研究 、开发和采用 非胺类沥青抗剥落剂是今后的发展方向 。
96
彭振兴等 :胺类与非胺类沥青抗剥落剂性能的评价 2005 年第 6 期
参考文献
1 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防.北 京 :人民交通出版社 , 2001.53～ 58
(上接第 87 页)
4 结语
利用灌装混凝土的封闭钢筒来模拟实际桥梁 中钢管混凝土的情况 , 通过在外表面布置应变片 测得应变数据 , 从而可以采用数值计算方法 , 求得 混凝土的膨胀率和自应力 。计算得到的膨胀率和 自应力比较符合实际情况 , 为钢管混凝土拱桥施 工提供了依据 。 而且根据本文的计算方法可以在 实桥钢管上贴应变片 , 得到实桥混凝土的膨胀率
2 浸水马歇尔试验
为了比较非胺类抗剥落剂与其他胺类抗剥落
剂的增粘作用 , 采用非胺类抗剥落剂与一种胺类 抗剥 落剂 A 、另 一种 胺 类 抗 剥落 剂 B , 分别 以 0 .4 %(质量分数)的剂量掺加在 AH-70 重交通沥 青中 , 并用砂岩轧制的粗碎石与石灰石石屑拌制 沥青混合料 , 级配采用上海常用的抗滑磨耗层混 合料级配 LK-0 , 成型马歇尔试件 , 锤击次数为正 反各 75 次 , 然后做浸水马歇尔试验[ 4] 。
4 卢哲安 , 舒贤成 .钢管 高强 低热 微膨 胀混 凝土 自应 力 试验研究 .中国公路学报 , 2002, 15(1):55～ 57
抗剥落剂是通过降低沥青与石料的界面张力 来增进两者粘附能力 。直接加入到沥青的抗剥落
收稿日期 :2005-08-14
剂经历了几个发展阶段 , 其中代表产品为金属皂 、 胺类和非胺类[ 3] 。 金属皂的特点是成本低 , 使用 方便 , 但是由于与沥青密度相差过大 , 易产生离析 而影响使用效果 , 所以目前使用的较少 。当前使 用的抗剥落剂主要有 2 类 :胺类与非胺类抗剥落 剂 , 而且以胺类居多 。对于胺类抗剥落剂 , 由于胺 类物质受热易分解 , 稳定性相对差 , 其抗剥落剂的 耐热性与长期性能受到质疑 , 为此本研究采用胺 类抗剥落剂与非胺类抗剥落剂来进行水稳定性试 验以评价其性能的优劣 。
1 粘附性试验
为了检验抗剥落剂的耐热性 , 选取比较有代
表性的胺类与非胺类抗剥落剂各 1 种 , 分别将其 加入到 A H-70 沥青中 , 剂量为沥青的 0 .4 %(质 量分数), 在 163 ℃下的薄膜烘箱中老化 5 h , 然后 与不同的岩性的碎石进行粘附性试验 , 将试验结
果与未进行 老 化的 试验 结 果进 行对 比 , 见 表 1 所列 。
2 沈金安.沥青路面的水损害与抗剥落剂性能评价.石
油沥青 , 1998(6):1 ～ 8 3 季 鹏. 路 用抗 剥落 剂 性能 浅 谈 .上 海 公路 , 2003
(1):17 ～ 19 4 吕伟民.沥青混合料 设计原理 与方法 .上海 :同济 大
学出版社 , 2001.72 ～ 76
Evaluation of the Performance of Amine and Diamine Antistripping Additives
总第 213 期 2005 年第 6 期
交 通 科 技 T r anspor tatio n Science & T echno log y
Se rial No .213 No .6 Dec.2005
胺类与非胺类沥青抗剥落剂性能的评价
彭振兴 杨 志 高和生
(解放军理工大学 南京 210007)
82
85
《公路沥青路面设计规范》规定 , 对于年降水 量在 500 mm 以下的地区 , TS R 应大于 70 %, 表 3 试验结果表明 , 普通沥青混合料 TS R 为 72 %, 勉强合格 ;而使用非胺类抗剥落剂后 TS R 有了明 显提高 , 同时试件长期老化后 , TSR 并没有降低 , 说明非胺类抗剥落剂不受长期老化的影响 , 长期 性能良好 。
摘 要 以胺类与非胺类沥青抗剥落剂 为研究 对象 , 对比研 究沥青 与石料 的粘附 性 、沥 青混合 料 残留稳定度和劈裂强度比(TS R)等 参数 , 结果表 明非胺 类沥青 抗剥落 剂耐热 性及长 期性能 较好 , 能提高沥青混合料的水稳定性 , 值得推广使用 。 关键词 抗剥落剂 粘附性 水稳定性 沥青混合料
3 冻融劈裂比(TSR)试验
为了进一 步检验非胺类抗 剥落剂的 使用效 果 , 选取与浸水马歇尔试验相同的试验材料及试 验级配 , 在 A H-70 沥青中掺加 0 .4 %(质量分数)
的非胺类抗剥落剂 , 同石料拌和好 , 制成马歇尔试 件 。 锤击次数为正反各 50 次 , 同时将制成的试件 分为两部分 , 一部分进行冻融劈裂比试验 , 另一部 分先进行长期老化(85 ℃, 5 d), 再进行冻融劈裂 比试验 。
造成沥青路面水损害的原因很多 , 如沥青混 合料空隙率 过大 , 路面渗水 , 道路排水系统不完 善 , 路面厚度偏薄 , 压实度不足等 , 但根本原因是 沥青与集料的粘附性不良 , 沥青从集料表面发生 剥落所造成 。 因此要 防止或减轻沥 青路面水损 害 , 最有效的办法是提高沥青与集料的粘附性[ 1] 。
为了提高沥青与集料的粘附性 , 经过大量的 研究 , 采取了许多措施 , 其中较为有效的方法有以 下 2 种 :① 用消石灰粉或水泥取代部分矿粉 ;② 在沥青中添加液体抗剥落剂 。
国外早在 20 世纪 40 年代开始使用消石灰来 增强沥青路面抗水损害能力 , 并取得了良好的使 用效果 。 但在我国采用较少 , 这一方面由于消石 灰粉的供应在很多地方渠道尚不畅通 , 采购有一 定困难 , 因而限制了它的应用 ;另一方面添加消石 灰或水泥要另外增加供料和计量设备 , 增加了工 艺的复杂性 。 而在沥青中添加液体抗剥落剂 , 由 于使用方便 , 因而应用较为普遍 。 为了避免或减 少水损害 , 通常认为掺加抗剥落剂是方便而且较 为有效的方法 , 但事实上 , 许多工程事例证明 , 虽 然使用抗剥落剂能收到一定的效果 , 但水损害的 发展并不因为抗剥落剂的应用而结束 , 许多道路 仍然出现严重病害 。 出现目前状况 的原因有许 多 , 主要在于人们对于使用的抗剥落剂的长期效 果不是十分了解 , 而当前市场上抗剥落剂种类繁 多 , 质量不一 , 用户往往难以把握[ 2] 。
TS R 试验是将马歇尔试件浸水后 , 在 -18 ℃ 环境下放 16 h , 然后再在 60 ℃热水中浸泡 48 h , 最后与对照组试件一起在 20 ℃水中浸泡 4 h , 测 试劈裂强度并计算 TS R 。冻融劈裂比试验结果 如表 3 所列 。
表 3 冻融劈裂比(TSR)试验结果
试件养 护条件
Peng Z henxing Байду номын сангаас Y ang Zhi , Gao Hesheng
(PL A U niv .of Sci .& T ech ., Nanjing 210007 , China)
Abstract :On t he basis of the analy sis o f the perf orm ance of amine and diamine Anti st ripping Additives , t he adhesion , resi dual st abilit y and T SR o f asphalt mix ture w ere com pared .T he test s indicat ed that the perfo rmance o f hea t-durability and lo ng term perfo rmance o f diamine anti-st ripping A ddi tive w as preferable , and i t can enhance wa ter stabili ty o f asphalt mix ture markedly .It i s w or th using it widely . Key words:antist ripping addi tives ;adhesion ;w at er stabi li ty ;asphalt mix ture
浸水马歇尔试验是将试件放在 60 ℃水中浸 泡 48 h , 然 后 测 定其 马 歇尔 稳 定 度 , 与 对照 组 (60 ℃、30 min)的比值为残留稳定度 。 试验结果 见表 2 所列 。
表 2 浸水马歇尔 试验结果
试验条件
60℃、30 min
60 ℃、48 h 残留稳定度
/%
无抗 剥落剂
9 .0 9 .5 9 .3 7 .0 6 .8 6 .5
72
马歇尔稳定度/ kN
非胺类 胺类抗 抗剥落剂 剥落剂 A
10 .0
8 .7
9.0
9 .3
9.5
9 .0
8.5
7 .7
9.0
7 .5
8.8
7 .6
93
84
胺类抗 剥落剂 B
9 .0 9 .0 9 .0 7 .5 8 .0 7 .8
87
由表 2 可见 , 当不使用抗剥落剂时 , 沥青混合 料的残留稳定度仅为 72 %, 按《公路沥青路面规 范》规定(降水量大于 1 000 m m 时)应大于 75 % 的要求 , 则是不合格 , 而使用了 3 种抗剥落剂 , 残 留稳定度都有一定提高 , 都能满足规范的要求 , 但 是对比掺加抗剥落剂 的沥青混合料 的残留稳定 度 , 可以得出非胺类抗剥落剂对增强沥青混合料 的抗水损害能力效果最为明显 , 抗剥落效果相对 是好的 。
抗剥落 剂种类
沥青种类
水煮法粘附性等级 石灰岩 玄武岩 砂岩 花岗岩
无
A H-70
老化前 老化后
5 5
5 5
3 4
1 1
非胺类
A H-70
老化前 老化后
5 5
5 5
5 5
5 5
胺类
A H-70
老化前 老化后
5 5
5 5
5 4
5 2
试验结果表明 , 在沥青中加入 0 .4 %(质量分 数)非胺类抗剥落剂 , 可以明显改善沥青与石料尤 其是酸性石料(花岗岩)的粘附性 , 并且在薄膜烘
2005 年第 6 期 彭振兴等 :胺 类与非胺类沥青抗剥落剂性能的评价
95
箱老化后 , 其粘附性并不降低 , 而使用胺类抗剥落 剂虽然在老化前对各种石料的粘附性也能有明显 改善 , 然而在热老化后其效果大大降低 , 尤其是酸 性岩石 , 花岗岩与沥青粘附性等级在老 化前为 5 级而老化后降低到 2 级 , 表明其热稳定性明显不 足 , 而非胺类抗剥落剂的耐热性是优良的 。
干燥状态
冻融状态 TS R / %
未掺加抗剥落剂 / MPa
未老化
1 .60 1 .71 1 .64 1 .16 1 .20 1 .18
72
非胺类抗剥落剂
/M Pa
未老化
长期老化
1 .70 1 .63 1 .71
1 .35 1 .39 1 .40
1 .91 1 .90 1 .89
1 .60 1 .63 1 .59
和自应力 , 用以指导施工 。
参考文献
1 王 湛 , 赵霄龙 .约束膨 胀混凝 土显微 结构分析 .哈 尔 滨建筑大学学报 , 1999 .32(2):54 ～ 57
2 朱伯芳. 论微 膨胀 混凝 土筑 坝技 术 .水力 发电 学报 , 2002(3):1～ 13
3 张 敏 .微 膨胀砼 与钢 管拱泵 送砼 施工 .中南 公路 工 程 , 2000(9):24 ～ 28
4 结论
通过试验 , 抗剥落剂可以改善沥青混合料的 水稳定性 。从效果来看 , 非胺类要好于胺类 , 同时 非胺类耐热性与长期性能也要优于胺类 , 而且与 消石灰或水泥相比 , 使用方便 , 长期性能良好 , 因 此在使用抗剥落剂时 , 应尽量选用非胺类的抗剥 落剂 。
应当指出的是 , 并非所有的非胺类的抗剥落 剂效果都非常好 , 也并非所有的胺类抗剥落剂都 不好 ;同时抗剥落剂在某种程度上还与岩石的种 类有一定的配伍性 , 所以选择抗剥落剂也要通过 试验来确定 , 本文的研究只是说明总体上非胺类 的抗剥落剂性能要比胺类的要好 。
当前市场上的抗剥落剂主要以胺类为主 , 非 胺类沥青抗剥落剂较少 。 因此 , 研究 、开发和采用 非胺类沥青抗剥落剂是今后的发展方向 。
96
彭振兴等 :胺类与非胺类沥青抗剥落剂性能的评价 2005 年第 6 期
参考文献
1 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防.北 京 :人民交通出版社 , 2001.53～ 58
(上接第 87 页)
4 结语
利用灌装混凝土的封闭钢筒来模拟实际桥梁 中钢管混凝土的情况 , 通过在外表面布置应变片 测得应变数据 , 从而可以采用数值计算方法 , 求得 混凝土的膨胀率和自应力 。计算得到的膨胀率和 自应力比较符合实际情况 , 为钢管混凝土拱桥施 工提供了依据 。 而且根据本文的计算方法可以在 实桥钢管上贴应变片 , 得到实桥混凝土的膨胀率
2 浸水马歇尔试验
为了比较非胺类抗剥落剂与其他胺类抗剥落
剂的增粘作用 , 采用非胺类抗剥落剂与一种胺类 抗剥 落剂 A 、另 一种 胺 类 抗 剥落 剂 B , 分别 以 0 .4 %(质量分数)的剂量掺加在 AH-70 重交通沥 青中 , 并用砂岩轧制的粗碎石与石灰石石屑拌制 沥青混合料 , 级配采用上海常用的抗滑磨耗层混 合料级配 LK-0 , 成型马歇尔试件 , 锤击次数为正 反各 75 次 , 然后做浸水马歇尔试验[ 4] 。
4 卢哲安 , 舒贤成 .钢管 高强 低热 微膨 胀混 凝土 自应 力 试验研究 .中国公路学报 , 2002, 15(1):55～ 57
抗剥落剂是通过降低沥青与石料的界面张力 来增进两者粘附能力 。直接加入到沥青的抗剥落
收稿日期 :2005-08-14
剂经历了几个发展阶段 , 其中代表产品为金属皂 、 胺类和非胺类[ 3] 。 金属皂的特点是成本低 , 使用 方便 , 但是由于与沥青密度相差过大 , 易产生离析 而影响使用效果 , 所以目前使用的较少 。当前使 用的抗剥落剂主要有 2 类 :胺类与非胺类抗剥落 剂 , 而且以胺类居多 。对于胺类抗剥落剂 , 由于胺 类物质受热易分解 , 稳定性相对差 , 其抗剥落剂的 耐热性与长期性能受到质疑 , 为此本研究采用胺 类抗剥落剂与非胺类抗剥落剂来进行水稳定性试 验以评价其性能的优劣 。
1 粘附性试验
为了检验抗剥落剂的耐热性 , 选取比较有代
表性的胺类与非胺类抗剥落剂各 1 种 , 分别将其 加入到 A H-70 沥青中 , 剂量为沥青的 0 .4 %(质 量分数), 在 163 ℃下的薄膜烘箱中老化 5 h , 然后 与不同的岩性的碎石进行粘附性试验 , 将试验结
果与未进行 老 化的 试验 结 果进 行对 比 , 见 表 1 所列 。
2 沈金安.沥青路面的水损害与抗剥落剂性能评价.石
油沥青 , 1998(6):1 ～ 8 3 季 鹏. 路 用抗 剥落 剂 性能 浅 谈 .上 海 公路 , 2003
(1):17 ～ 19 4 吕伟民.沥青混合料 设计原理 与方法 .上海 :同济 大
学出版社 , 2001.72 ～ 76
Evaluation of the Performance of Amine and Diamine Antistripping Additives
总第 213 期 2005 年第 6 期
交 通 科 技 T r anspor tatio n Science & T echno log y
Se rial No .213 No .6 Dec.2005
胺类与非胺类沥青抗剥落剂性能的评价
彭振兴 杨 志 高和生
(解放军理工大学 南京 210007)
82
85
《公路沥青路面设计规范》规定 , 对于年降水 量在 500 mm 以下的地区 , TS R 应大于 70 %, 表 3 试验结果表明 , 普通沥青混合料 TS R 为 72 %, 勉强合格 ;而使用非胺类抗剥落剂后 TS R 有了明 显提高 , 同时试件长期老化后 , TSR 并没有降低 , 说明非胺类抗剥落剂不受长期老化的影响 , 长期 性能良好 。
摘 要 以胺类与非胺类沥青抗剥落剂 为研究 对象 , 对比研 究沥青 与石料 的粘附 性 、沥 青混合 料 残留稳定度和劈裂强度比(TS R)等 参数 , 结果表 明非胺 类沥青 抗剥落 剂耐热 性及长 期性能 较好 , 能提高沥青混合料的水稳定性 , 值得推广使用 。 关键词 抗剥落剂 粘附性 水稳定性 沥青混合料
3 冻融劈裂比(TSR)试验
为了进一 步检验非胺类抗 剥落剂的 使用效 果 , 选取与浸水马歇尔试验相同的试验材料及试 验级配 , 在 A H-70 沥青中掺加 0 .4 %(质量分数)
的非胺类抗剥落剂 , 同石料拌和好 , 制成马歇尔试 件 。 锤击次数为正反各 50 次 , 同时将制成的试件 分为两部分 , 一部分进行冻融劈裂比试验 , 另一部 分先进行长期老化(85 ℃, 5 d), 再进行冻融劈裂 比试验 。
造成沥青路面水损害的原因很多 , 如沥青混 合料空隙率 过大 , 路面渗水 , 道路排水系统不完 善 , 路面厚度偏薄 , 压实度不足等 , 但根本原因是 沥青与集料的粘附性不良 , 沥青从集料表面发生 剥落所造成 。 因此要 防止或减轻沥 青路面水损 害 , 最有效的办法是提高沥青与集料的粘附性[ 1] 。
为了提高沥青与集料的粘附性 , 经过大量的 研究 , 采取了许多措施 , 其中较为有效的方法有以 下 2 种 :① 用消石灰粉或水泥取代部分矿粉 ;② 在沥青中添加液体抗剥落剂 。
国外早在 20 世纪 40 年代开始使用消石灰来 增强沥青路面抗水损害能力 , 并取得了良好的使 用效果 。 但在我国采用较少 , 这一方面由于消石 灰粉的供应在很多地方渠道尚不畅通 , 采购有一 定困难 , 因而限制了它的应用 ;另一方面添加消石 灰或水泥要另外增加供料和计量设备 , 增加了工 艺的复杂性 。 而在沥青中添加液体抗剥落剂 , 由 于使用方便 , 因而应用较为普遍 。 为了避免或减 少水损害 , 通常认为掺加抗剥落剂是方便而且较 为有效的方法 , 但事实上 , 许多工程事例证明 , 虽 然使用抗剥落剂能收到一定的效果 , 但水损害的 发展并不因为抗剥落剂的应用而结束 , 许多道路 仍然出现严重病害 。 出现目前状况 的原因有许 多 , 主要在于人们对于使用的抗剥落剂的长期效 果不是十分了解 , 而当前市场上抗剥落剂种类繁 多 , 质量不一 , 用户往往难以把握[ 2] 。
TS R 试验是将马歇尔试件浸水后 , 在 -18 ℃ 环境下放 16 h , 然后再在 60 ℃热水中浸泡 48 h , 最后与对照组试件一起在 20 ℃水中浸泡 4 h , 测 试劈裂强度并计算 TS R 。冻融劈裂比试验结果 如表 3 所列 。
表 3 冻融劈裂比(TSR)试验结果
试件养 护条件
Peng Z henxing Байду номын сангаас Y ang Zhi , Gao Hesheng
(PL A U niv .of Sci .& T ech ., Nanjing 210007 , China)
Abstract :On t he basis of the analy sis o f the perf orm ance of amine and diamine Anti st ripping Additives , t he adhesion , resi dual st abilit y and T SR o f asphalt mix ture w ere com pared .T he test s indicat ed that the perfo rmance o f hea t-durability and lo ng term perfo rmance o f diamine anti-st ripping A ddi tive w as preferable , and i t can enhance wa ter stabili ty o f asphalt mix ture markedly .It i s w or th using it widely . Key words:antist ripping addi tives ;adhesion ;w at er stabi li ty ;asphalt mix ture
浸水马歇尔试验是将试件放在 60 ℃水中浸 泡 48 h , 然 后 测 定其 马 歇尔 稳 定 度 , 与 对照 组 (60 ℃、30 min)的比值为残留稳定度 。 试验结果 见表 2 所列 。
表 2 浸水马歇尔 试验结果
试验条件
60℃、30 min
60 ℃、48 h 残留稳定度
/%
无抗 剥落剂
9 .0 9 .5 9 .3 7 .0 6 .8 6 .5
72
马歇尔稳定度/ kN
非胺类 胺类抗 抗剥落剂 剥落剂 A
10 .0
8 .7
9.0
9 .3
9.5
9 .0
8.5
7 .7
9.0
7 .5
8.8
7 .6
93
84
胺类抗 剥落剂 B
9 .0 9 .0 9 .0 7 .5 8 .0 7 .8
87
由表 2 可见 , 当不使用抗剥落剂时 , 沥青混合 料的残留稳定度仅为 72 %, 按《公路沥青路面规 范》规定(降水量大于 1 000 m m 时)应大于 75 % 的要求 , 则是不合格 , 而使用了 3 种抗剥落剂 , 残 留稳定度都有一定提高 , 都能满足规范的要求 , 但 是对比掺加抗剥落剂 的沥青混合料 的残留稳定 度 , 可以得出非胺类抗剥落剂对增强沥青混合料 的抗水损害能力效果最为明显 , 抗剥落效果相对 是好的 。