32硅酸盐水泥PPT课件
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硅酸盐水泥熟料矿物的组成ppt课件
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此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！ຫໍສະໝຸດ 图2.1 水泥熟料的显微镜照片
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2.1 硅酸盐水泥熟料矿物的结构与 胶凝性
• 2.1.1 硅酸三钙(C3S) C3S是硅酸盐水泥的主要矿物，具备硅酸盐水泥
的一切主要性能，其含量通常在50％左右，有很 大的水化活性，并对水泥的各种性质有着重要的 影响。由于其结构里长含有氧化镁(1～1.5％)和 氧化铝(6～7％)而形成固溶体，所以人们称它为 阿里特或简称为A矿。
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2.2 水泥熟料矿物具有胶凝能力的本质与条件
• 共同本质
A.硅酸盐水泥熟料矿物的水化反应活性取决于结构的不稳定 性。
B.硅酸盐水泥熟料矿物的水化反应活性取决于晶体结构中的 活性阳离子。
• 条件
A.形成的水化物必须是稳定的。 B.形成的水化物要有足够的数量，他们之间要能够彼此交叉、
连生，并且能够在整个水泥浆体的空间形成连续的网状结 构。
C4AF也叫才里特或简称为C矿，它在水泥熟料 中很容易用显微镜观察到。
水泥熟料矿物中含铁相的组分不一定就是 C4AF，而是组分在C6AF2和C6AF之间的固溶体，但 可以认为C4AF是最有代表性的铁相固溶体。
C4AF是高温时形成的一种固溶体，在铝原子 和铁原子相互取代时引起晶格稳定性降低，活性 就会有所提高。
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• 2.1.2 硅酸二钙(β－C2S) C2S也是硅酸盐水泥熟料的重要组成，其含量一
般为20％左右。在水泥熟料烧成过程中形成的C2S， 常常含有少量的杂质，如氧化铁、氧化钛等，所以 人们称它为贝利特或简称为B矿。
C2S有α、α’、γ和β四种晶型，其中只允许 β型出现在硅酸盐水泥中。β－C2S的水化过程特别 慢，约为C3S的1/20左右。
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！ຫໍສະໝຸດ 图2.1 水泥熟料的显微镜照片
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2.1 硅酸盐水泥熟料矿物的结构与 胶凝性
• 2.1.1 硅酸三钙(C3S) C3S是硅酸盐水泥的主要矿物，具备硅酸盐水泥
的一切主要性能，其含量通常在50％左右，有很 大的水化活性，并对水泥的各种性质有着重要的 影响。由于其结构里长含有氧化镁(1～1.5％)和 氧化铝(6～7％)而形成固溶体，所以人们称它为 阿里特或简称为A矿。
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2.2 水泥熟料矿物具有胶凝能力的本质与条件
• 共同本质
A.硅酸盐水泥熟料矿物的水化反应活性取决于结构的不稳定 性。
B.硅酸盐水泥熟料矿物的水化反应活性取决于晶体结构中的 活性阳离子。
• 条件
A.形成的水化物必须是稳定的。 B.形成的水化物要有足够的数量，他们之间要能够彼此交叉、
连生，并且能够在整个水泥浆体的空间形成连续的网状结 构。
C4AF也叫才里特或简称为C矿，它在水泥熟料 中很容易用显微镜观察到。
水泥熟料矿物中含铁相的组分不一定就是 C4AF，而是组分在C6AF2和C6AF之间的固溶体，但 可以认为C4AF是最有代表性的铁相固溶体。
C4AF是高温时形成的一种固溶体，在铝原子 和铁原子相互取代时引起晶格稳定性降低，活性 就会有所提高。
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• 2.1.2 硅酸二钙(β－C2S) C2S也是硅酸盐水泥熟料的重要组成，其含量一
般为20％左右。在水泥熟料烧成过程中形成的C2S， 常常含有少量的杂质，如氧化铁、氧化钛等，所以 人们称它为贝利特或简称为B矿。
C2S有α、α’、γ和β四种晶型，其中只允许 β型出现在硅酸盐水泥中。β－C2S的水化过程特别 慢，约为C3S的1/20左右。
硅酸盐水泥熟料的组成(ppt 60页)
式中Al2O3、Fe2O3分别代表熟料中各该氧化物的质量百分比%
含义：
说明熟料中C3A、C4AF的相对含量。 反映液相的性质。
(C3A 产生的液相粘度大；C4AF产生的液相粘度小.)
取值：0.9~1.9。
抗硫酸盐水泥或低热水泥的铝率可低至0.7。
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
五、熟料的率值 （1）铝率 (Iron Modulus)
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
四、熟料矿物的特性 3、中间相
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
四、熟料矿物的特性 3、中间相
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
四、熟料矿物的特性 3、中间相
四种矿物性能比较
28d内绝对强度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S 水 化 速 度：C3A＞ C4AF＞ C3S＞C2S 水 化 热： C3A＞ C3S＞ C4AF＞ C2S
◆三种表示方法： •化学组成 •矿物组成 •率值
C3S、 C2S、 C3A、 C4AF
熟料
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
一、熟料的化学成分及含量 二、熟料的矿物组成及含量 三、熟料的化学成分与矿物组成的关系 四、熟料矿物的特性 五、熟料的率值 六、熟料矿物组成的计算 七、熟料化学成分、矿物组成和率值之间的关系
二、熟料的矿物组成及含量
金相显微镜下：
C3S
铁相固溶体
C2S
铝酸三钙
硅酸盐水泥熟料在反光显微镜下的岩相照片
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
三、熟料的化学成分与矿物组成的关系
CaO
C3S
SiO2
C2S
Al2O3 Fe2O3
C3A C4AF
第三节 硅酸盐水泥熟料的组成
四、熟料矿物的特性 1、硅酸三钙(tricalcium silicate)
第三章硅酸盐水泥
硫铝➢酸C4钙AF水+ 1化3H物开C4(始A,F形)H成13 。
❖ 此后➢，C水4AF化+ 3物CŜ不·H2断+26形H成C，3(A不,F)断·3C填Ŝ3·充H32孔隙或空隙。
➢ C4AF + CŜ·H2+26H C3(A,F)·CŜ3·H12
石膏的作用
❖ 避免水泥浆的闪凝和假凝现象。 ❖ 调节水泥的凝结时间。 ❖ 导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。
❖ 制➢ 造调节工原艺料：：铁矿与加干砂稍粉，多混调水合节制物与成—补湿干充球法F—工e2O半艺3湿与法Si工O2艺
➢ 原料经粉磨混合后得到水泥生料
➢ 生料经窑内煅烧得到水泥熟料
➢ 水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起经粉磨混合
后得到水泥
❖ 自动化生产过程
“两磨一烧”
硅质 (粘土)
水泥原制料造采的掘 “两磨一烧”工艺流程
凡由硅酸盐水泥熟料、0～5％石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(即 国外通称的Portland Cement).
学习目的
❖ 学习
➢ 硅酸盐水泥的矿物组成，及其与其他水泥的差别； ➢ 水泥的生产过程及其对性质的影响。
❖ 掌握
➢ 水泥凝结硬化机理和凝结硬化过程的影响因素； ➢ 应用这些基本理论，说明水泥和混凝土的性质，指
普遍用于各种土木工程和钢筋混凝土结构！ ❖ 水泥的性能和正确选用对土木工程的功能与质量
至关重要！
主要内容
重点论述了硅酸盐系水泥的矿物组成、凝结硬化机理和 基本性质及其检测方法，以及硅酸盐水泥的应用。
❖ 什么是硅酸盐水泥？ ❖ 硅酸盐水泥是怎样制造？ ❖ 硅酸盐水泥的组成？ ❖ 水泥浆如何转变成坚硬固体？ ❖ 水泥应满足哪些技术性质？ ❖ 如何正确使用水泥？
硅酸盐水泥的特性介绍及应用(ppt 91页)
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水泥的应用
土木工程
海洋工程
能源电力 水利电力
房屋建筑、道路、桥梁、隧 道、机场。 港口、码头、水下建筑、石 油钻井平台。 石油钻井、热电站、核电站。 大坝、水电站、水工建筑。
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输 水 管
内
径 6.6 m
外
径 7.5 m
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如砌筑水泥、油井水泥、 道路水泥、大坝水泥等
如白色硅酸盐水泥、快凝 快硬硅酸盐水泥等
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第二节 硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥生产及其矿物组成 凡由硅酸盐水泥熟料，0～5％的石灰石或
粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶 凝材料，称为硅酸盐水泥(也称波特兰水泥)。
不掺混合材料的，称为Ⅰ型硅酸盐水泥， 代号P.Ⅰ；掺入不超过水泥质量5%的混合材料 的，称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。
氟铝酸盐水泥等
活性二氧化硅 活性氧化铝
石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、 低热钢渣矿渣水泥等
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按性能和用途分 通用水泥
水泥
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专用水泥 特性水泥
硅酸盐水泥(P.I、P.II) 普通硅酸盐水泥(P.O) 矿渣硅酸盐水泥(P.S) 粉煤灰硅酸盐水泥(P.F) 火山灰质硅酸盐水泥(P.P) 复合硅酸盐水泥(P.C)
CaO·Fe2O3·H2O
与C3A的水化相似，主要水化产物为水化铝酸三 钙C3AH6晶体、水化铁酸一钙。
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水泥熟料的主要水化产物有：水化硅酸钙 和水化铁酸钙胶凝、氢氧化钙、水化铝酸 钙和水化硫铝酸钙晶体。在充分水化的水 泥石中，C-S-H约占70%，CH约占20%，钙 矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%。
硅酸盐水泥的水化和硬化PPT课件
如图5 所示, 中心黑色部分为未水化的熟料颗粒, 直径约3 um, 外围包 裹的颜色较浅的产物为疏松的早期CSH 凝胶, 厚度约400 nm.大圈为SEM 附带EDX 的测量范围, 小圈为TEM 附带EDX 的测量范围. 可以发现, SEM 附带的EDX 测量不论选取哪个位置, 都会导致大部分元素分析结果来自 未水化的水泥颗粒. 水泥未水化熟料主要是由C3S, C2S, C3A 和C4AF 四 种矿物相组成, 4 种组分未水化前的Ca/Si 比都大于或等于2, 必然造成 SEM中EDX 测量的Ca/Si 比结果远大于CSH 凝胶实际的Ca/Si 比, 并导致 结果的波动增加, 数据方差增大;而TEM 则可以保证测量范围内均为CSH 凝胶, 得到的Ca/Si 比较为真实, 波动也较小.
通过SEM 和TEM 观察水泥浆体样品中的Ca(OH)2 晶体, 结果如图1 所示. 在SEM 图 像中, 能够发现大量的六方板状Ca(OH)2 晶体, 图1(a), 其尺寸为2 um 左右.。 Ca(OH)2 晶体在TEM 中形貌见图1(b), 同样为片状六方晶体. 用电子衍射方法能够 得到规则的衍射花样如图2 所示, 证明水泥浆体早期水化生成的Ca(OH)2 晶体为规 则的单晶结构。
素分析, 结果如图3(c)所示, 大量的元素为Ca 和Si, 从元素构成可以确认产物为CSH 凝胶.
分析结果中还有少量的Al, S, Mg, K 等元素, 这是由于水化早期CSH 凝胶生成量较少, 而
SEM 下EDX 的作用范围约为1μm3, 在这个分辨率下不可避免地有未水化水泥颗粒的干扰, 因此SEM附带的EDX 并不能给出准确的CSH 凝胶的元素分析结果, 只能是一个大概的数值。
使用TEM 研究水化12 h 的水泥样品, 可以观察到与SEM 观察结果类似的 针状产物, 长度约为1～2um, 如图7(b)所示. SEM 观察结果与TEM 观察 结果能够相互印证. 利用TEM 附带的高精度EDX 可以准确分辨AFt 和AFm, 如图7(f)与图7(e)所示, AFt 中的硫元素含量要远高于AFm. 在TEM 中进 一步精细观察水泥浆体中的针状水化产物, 如图7(c)与图7(d).AFt 与 AFm 都呈现定向生长. AFt 呈现较为完整的针状, 产物边缘整齐、棱角 分明; AFm 是由AFt 和C3A二次反应生成的, SEM 观察下也呈针状, 但在 TEM中, 可以发现AFm边缘不平整, 几乎没有棱角, 形貌趋向片层状发展, 有明显的二次反应迹象.
水泥与石灰PPT课件
水泥安定性试验 5
30分钟内加热至水沸腾，然后恒沸3h
水泥安定性试验 6
试件冷却后测指针尖端的距离
b-a小于5mm即为安定性合格
（5） 强度等级和标号
➢意义：强度是水泥的重要技术性质之一 也是划分水泥强度等级的主要依据
➢ 强度等级 ※强度试验条件：水泥:标准砂＝1:3、水灰比＝，试件4×4×16㎝， 标准养护、测定3d与28d抗压强度与抗折强度 ※型号：早强型R和普通型（根据3d强度） ※强度等级： 硅酸盐水泥、、、、、 普通水泥、、、、、
C4AF水化速度介于C3A和 C3S 之间，水化热较高，强度低， 但对于抗折强度起重要作用，耐化学侵蚀性好，干缩性小。
（3） 四种矿物的技术特性比较
➢ 水化程度：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
P147 图4-1 几种矿物的水化程度
➢ 释热量： C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
图4-2 几种矿物的水化释热量
合材料
※普通硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、6—15%的石灰 石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料， 称为普通硅酸盐水泥。代号为P·O。
一、 硅酸盐水泥的矿物组成与化学成分
1、硅酸盐水泥原料与生料的化学组成
原料—生料(主要化学成分)：CaO—SiO2—Al2O3—Fe2O3 生产工艺——二磨一烧
（1）熟料中游离氧化钙，游离氧化镁过多，游离氧化钙， 游离氧化镁过烧，结构致密，熟化慢，硬化后，才熟化， 体积膨胀开裂。 （2）水泥熟料中石膏过量，水泥硬化后，仍有硫酸钙存 在，则固态水化铝酸钙与之反应，形成水化硫铝酸钙， 体积膨胀开裂。
水泥安定性试验 1
水泥安定性试验 2
水泥安定性试验 3
水泥安定性试验 4
硅酸盐水泥的技术性质优秀课件
结论2：水泥的
终终凝凝时时间间不不能得过
长迟，于否6则.5将h。延长
施工进度和模板
周转期。
同时规定:初凝时间不符合规定者为废品， 终凝时间不符合规定者为不合格品。
试验方法
请观看凝结时间试验动画
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（三）硅酸盐水泥的标准稠度用 水量
讨论与分析
定义
试验方法
（三）硅酸盐水泥的标准稠度用 水量
讨论与分析
➢ 硅酸三钙(C3S) ➢ 硅酸二钙(C2S) ➢ 铝酸三钙(C3A) ➢ 铁铝酸四钙(C4AF)
上节回顾 一 硅酸盐水泥的生产及矿物组成
水泥熟料单矿物水化时特征
名称
凝结硬化速度 28d水化放热量
强度
硅酸 三钙 快 多 高
硅酸二钙
慢 少 早期低，后期高
铝酸 三钙 最快 最多
低
铁铝酸 四钙
③石膏的掺量
硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良 好的缓凝效果，且由于钙矾石的生成，还 能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多 时，可能危害水泥石的安定性。（一般掺 量在2.0 % -5.0%左右）
上节回顾
影响水泥凝结硬化的因素
④环境温度和湿度
水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有 处于适当温度下，水泥的水化、凝结和硬化才能 进行。通常，温度较高时，水泥的水化、凝结和 硬化速度就较快。当环境温度低于0℃时水泥水化 趋于停止，就难以凝结硬化。
结论1：水泥的 初凝时间不能过 短，否则在施工 前即已失去流动 性和可塑性而无 法施工。
结论2：水泥的 终凝时间不能过 长，否则将延长 施工进度和模板
周转期。
（二）硅酸盐水泥的凝结时间
GB规定
结论1：水泥的
初初短凝，凝时否时间则间不在不能 施得过 工 前早即于已失45去m流in动
硅酸盐水泥的生产及工艺过程非常好的课件
硅酸盐水泥硬化后具有较高的强 度、良好的耐久性和耐磨性，同 时具有较低的干缩性和较好的抗 冻性。
硅酸盐水泥的种类
按照细度分类
分为普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水 泥。
按照用途分类
分为通用水泥、专用水泥和特性水泥 。
硅酸盐水泥的应用
建筑工程
用于混凝土浇筑、砂浆配制等， 是建筑行业中最常用的建筑材料
之一。
产品质量控制
产品质量检测
定期对生产出的硅酸盐水泥进行质量检测，包括强度、凝结时间、安定性等方面的检测 。
产品储存与运输
加强产品的储存和运输管理，防止产品受潮、结块，确保产品质量稳定。
05
硅酸盐水泥的生产设备
破碎设备
破碎设备是硅酸盐水泥生产中的重要设备之一，主要用于将原料破碎成小块，以便于后续的加工处理 。
石灰石的质量对水泥的品质和产量都有重要影响，因此对石灰石的品质要求较高 ，需要满足一定的纯度、粒度和化学成分。
黏土质原料
黏土质原料是硅酸盐水泥生产的另一重要原料，主要提供硅 和铝等元素。黏土质原料经过高温煅烧后形成硅酸三钙、铝 酸三钙等矿物成分，也是水泥熟料的主要组成部分。
黏土质原料的质量对水泥的品质和产量也有重要影响，需要 满足一定的纯度、粒度和化学成分要求。
道路工程
用于道路基层和面层的浇筑、修补 等，具有较好的耐久性和稳定性。
水利工程
用于水库、堤坝等水利设施的浇筑 和加固，具有较强的抗渗性和耐久 性。
02
硅酸盐水泥的生产原料
石灰石
石灰石是硅酸盐水泥的主要原料之一，其主要成分是碳酸钙（CaCO3）。石灰石 经过高温煅烧后分解成氧化钙（CaO）和二氧化碳（CO2），是水泥熟料的主要 矿物成分。
常用的破碎设备包括颚式破碎机、锤式破碎机和反击式破碎机等，这些设备通过施加外力将大块原料 破碎成小块，以便于后续的加工处理。
硅酸盐水泥的种类
按照细度分类
分为普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水 泥。
按照用途分类
分为通用水泥、专用水泥和特性水泥 。
硅酸盐水泥的应用
建筑工程
用于混凝土浇筑、砂浆配制等， 是建筑行业中最常用的建筑材料
之一。
产品质量控制
产品质量检测
定期对生产出的硅酸盐水泥进行质量检测，包括强度、凝结时间、安定性等方面的检测 。
产品储存与运输
加强产品的储存和运输管理，防止产品受潮、结块，确保产品质量稳定。
05
硅酸盐水泥的生产设备
破碎设备
破碎设备是硅酸盐水泥生产中的重要设备之一，主要用于将原料破碎成小块，以便于后续的加工处理 。
石灰石的质量对水泥的品质和产量都有重要影响，因此对石灰石的品质要求较高 ，需要满足一定的纯度、粒度和化学成分。
黏土质原料
黏土质原料是硅酸盐水泥生产的另一重要原料，主要提供硅 和铝等元素。黏土质原料经过高温煅烧后形成硅酸三钙、铝 酸三钙等矿物成分，也是水泥熟料的主要组成部分。
黏土质原料的质量对水泥的品质和产量也有重要影响，需要 满足一定的纯度、粒度和化学成分要求。
道路工程
用于道路基层和面层的浇筑、修补 等，具有较好的耐久性和稳定性。
水利工程
用于水库、堤坝等水利设施的浇筑 和加固，具有较强的抗渗性和耐久 性。
02
硅酸盐水泥的生产原料
石灰石
石灰石是硅酸盐水泥的主要原料之一，其主要成分是碳酸钙（CaCO3）。石灰石 经过高温煅烧后分解成氧化钙（CaO）和二氧化碳（CO2），是水泥熟料的主要 矿物成分。
常用的破碎设备包括颚式破碎机、锤式破碎机和反击式破碎机等，这些设备通过施加外力将大块原料 破碎成小块，以便于后续的加工处理。
硅酸盐水泥熟料要点课件
提高熟料产量的技术措施
采用新型高效预热器
通过改进预热器的设计，提高热能利 用率和降低阻力，从而提高熟料产量 。
强化烧成控制
通过精确控制烧成温度、气氛和时间 ，提高熟料产量的同时降低能耗。
优化配料方案
根据市场需求和原料特性，调整配料 方案，提高熟料产量的同时保证质量 。
降低熟料能耗的工艺改进
余热回收利用
利用高效余热回收技术， 将窑尾废气余热回收用于 预热生料，降低能耗。
高效粉磨技术
采用高效节能粉磨设备和 技术，降低粉磨过程中的 能耗。
智能化控制
通过引入先进的智能化控 制技术，实现生产过程的 自动化和智能化，降低能 耗。
新型硅酸盐水泥熟料的研究与应用
低钙硅酸盐水泥熟料
通过降低熟料中CaO的含量，提高熟料的适应性，降低能耗并减 少环境污染。
定义
硅酸盐水泥熟料是指以适当成分 的生料经高温煅烧后生成的以硅 酸钙为主要成分的熟料。
分类
根据不同的化学成分和物理性能 ，硅酸盐水泥熟料可分为多种类 型，如普通硅酸盐水泥、早强硅 酸盐水泥、低热硅酸盐水泥等。
生产工艺流程
生料制备
将原料按照一定比例混合，经 过破碎、粉磨等工序制成生料
。
熟料煅烧
将生料放入回转窑内，在高温 下进行煅烧，使生料熔融、固 相反应，形成硅酸盐水泥熟料 。
硅酸盐矿物具有较高的水硬性，即能够与水发生反应，生成具有较高强度的水化产 物。
在硅酸盐水泥熟料中，硅酸盐矿物的含量通常在60%以上，对水泥的强度和性能起 着至关重要的作用。
铝酸盐矿物
铝酸盐矿物是硅酸盐水泥熟料 中的一种次要矿物，其化学式 为$CaO cdot Al_{2}O_{3} cdot 2SiO_{2}$。