基于大數(shù)據(jù)的裝配式建筑密封膠應用性能與可靠性分析

摘要：為了提高建筑的整體防水性能和耐久性，分析基于大數(shù)據(jù)的裝配式建筑密封膠應用性能可靠性。使用基于Python的網(wǎng)絡爬蟲技術構建裝配式建筑密封膠相關專利功能語料庫，以此為基礎制備裝配式建筑用硅烷改性密封膠。測試硅烷偶聯(lián)劑用量為0.4%～3.2%時對密封膠表干時間、固化時間、粘接強度以及稀釋劑用量對密封膠拉伸強度影響，最后測試光照老化和浸水老化對密封膠耐老化性能影響。試驗結果表明，硅烷偶聯(lián)劑用量為1.6%時表干時間較短，固化時間較優(yōu)且粘接強度較高，稀釋劑用量為11%時密封膠拉伸強度最優(yōu)。該密封膠經(jīng)過長時間光照老化、浸水老化和加熱老化后具有較強耐老化性能。

關鍵詞：裝配式建筑；密封膠；表干時間；網(wǎng)絡爬蟲；硅烷偶聯(lián)劑

中圖分類號：TQ436+.6文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）02-0005-04

Analysis of application performance and reliabilityof sealants for prefabricated buildings based on big data

LI Yuanyuan

（Shanghai Vocational and Technical College of Electronic Information，Shanghai 201411，China）

Abstract：In order to enhance the overall waterproof performance and durability of buildings，an analysis was con-ducted on the reliability of the application performance of sealants for prefabricated buildings based on big data.The web-crawler technology based on Python was utilized to construct a functional corpus of patents related to seal-ants for prefabricated buildings.On this foundation，silane-modified sealants for prefabricated buildings were pre-pared.The effects of the dosage of silane coupling agent in the range of 0.4%～3.2%on the surface-drying time，cur-ing time，and bonding strength of the sealant，as well as the effect of the diluent dosage on the tensile strength of the sealant，were tested.Finally，the impacts of light aging and water-immersion aging on the aging-resistance perfor-mance of the sealant were investigated.The experimental results indicated that when the dosage of the silane cou-pling agent was 1.6%，the surface-drying time was relatively short，the curing time was optimal，and the bonding strength was high.When the diluent dosage was 11%，the tensile strength of the sealant reached its optimal value.This sealant demonstrated strong aging-resistance performance after undergoing long-term light aging，water-immer-sion aging，and heating aging.

Key words：prefabricated building；sealant；surface-drying time；web crawler；silane coupling agent

在裝配式建筑的組裝過程中，密封膠是非常重要的材料之一，其性能直接影響建筑的整體性能和耐久性[1]。密封膠必須能夠粘接不同的材料，如混凝土、鋼材、玻璃等，同時還需要抵抗不同的環(huán)境條件，如溫度變化、濕度變化等[2-4]。由于裝配式建筑的預制構件通常存在一定的尺寸誤差和表面不平整等問題，因此密封膠必須能夠適應這些變化，并且不會因為溫度變化或外部壓力而產(chǎn)生裂縫或變形。此外，密封膠還必須能夠適應不同的施工條件，如表面處理、涂裝等。裝配式建筑的使用壽命通常較長，因此密封膠必須能夠承受長時間的使用和環(huán)境因素的侵蝕[5]。

盡管高質量的密封膠可以提高建筑的整體性能和耐久性，但如果成本過高或施工效率低下，也會給裝配式建筑的應用帶來不利影響。因此，在選擇密封膠時，需要綜合考慮其性能、成本和施工效率等因素。利用大數(shù)據(jù)技術，可以收集并處理大量與建筑密封膠相關的數(shù)據(jù)，如原材料性質、配方、制備工藝參數(shù)、環(huán)境條件等。通過機器學習或深度學習等算法，建立性能預測模型，實現(xiàn)材料性能的快速預測和優(yōu)化[6]。本文分析基于大數(shù)據(jù)的裝配式建筑密封膠應用性能可靠性。

1材料方法

1.1基于大數(shù)據(jù)的密封膠原料選取

以CNKI專利數(shù)據(jù)庫作為研究的數(shù)據(jù)來源依據(jù)，選取的專利公告日期以2014年始，至2023年終止，裝配式建筑密封膠相關專利數(shù)據(jù)17 833條[7]。使用基于Python的網(wǎng)絡爬蟲技術歸類專利數(shù)據(jù)，分析裝配式建筑密封膠制備時相關材料的關系維。使用Python結合爬蟲技術原理設計爬蟲框架結構篩選出專利大數(shù)據(jù)中制備裝配式密封膠的關鍵原料。

網(wǎng)絡爬蟲的工作流程如下：

（1）從專利數(shù)據(jù)庫中選取一部分裝配式建筑密封膠相關種子URL；

（2）向待抓取的URL隊列添加以上種子URL；

（3）從隊列中把待抓取的URL去除，從專利數(shù)據(jù)庫中把與URL對應的裝配式建筑密封膠網(wǎng)頁下載下來，向數(shù)據(jù)機械模塊專屬這些網(wǎng)頁，把這些對應網(wǎng)頁的URL重新添加到已抓取的URL隊列之中[8]；

（4）對下載后的裝配式建筑密封膠專利網(wǎng)頁開展分析，在數(shù)據(jù)清洗模塊中，使用Python語言對專利中裝配式建筑密封膠相關內(nèi)容做出分析，使用Jieba分詞標記專利中的密封膠材料磁性，輸出其中的“名詞”，經(jīng)過進一步分析后獲得關鍵材料名詞。結合Synonyms函數(shù)聚類同義詞。把這些聚類結果作為URL傳輸至調(diào)度模塊；

（5）比較這些傳輸數(shù)據(jù)與抓取的URL，獲得遺漏的URL，從新添加到URL隊列中；

（6）循環(huán)步驟（3）和步驟（5），直到獲得全部裝配式建筑密封膠相關數(shù)據(jù)，存儲到數(shù)據(jù)庫之中，根據(jù)研究需求，以圖形形式展示出最終結果。

通過該大數(shù)據(jù)技術，獲得裝配式建筑密封膠制備所用的各類關鍵材料名稱（硅烷偶聯(lián)劑、增韌劑、稀釋劑、二甲基硅油等），支撐分析裝配式建筑密封膠制備與應用性能可靠性。

1.2材料與儀器設備

（1）材料。二甲基硅油（工業(yè)級，濟南硅港化工有限公司），穩(wěn)定性較強，閃點300℃，熔點-35℃，熱分解溫度300℃;納米碳酸鈣（工業(yè)級，江西拓邦新材料科技有限公司），篩余量小于10%，105℃揮發(fā)物小于0.5%，pH值5，密度2.24 g/cm3；甲基三丁酮肟基硅烷交聯(lián)劑（工業(yè)級，廣州市堅毅化工進出口有限公司），閃點95℃，密度0.982 g/cm3；3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（工業(yè)級，山東西亞化學有限公司），pH值4～5，分解溫度0.5℃，密度1.7 g/cm3，熔點-50℃，沸點120℃;稀釋劑（工業(yè)級，滄州永泰油脂有限公司），熔點34℃，蒸汽密度3.7，閃點35℃;

（2）設備。SXHJ-100L強力分散機（湖南通廣智能裝備有限公司），升降行程1 100 mm，無極變速速度類別，額定轉速0～1 450 r/min；YQ41壓力機（山東奧騰數(shù)控機床有限公司），功率3 kW，20 PN公稱壓力，25次/min行程次數(shù)；20 t萬能試驗機（濟南華衡試驗設備有限公司），位移分辨率0.002 5 mm，位移控制精度±1%，調(diào)速范圍0.01～500 mm/min；TBK紫外老化測試儀（蘇州天標檢測技術有限公司），PLC控制方式，10～70℃，功率95 kW，濕度50%～90%，光譜波長340～800 nm，輻照度0.55 W/m2。

1.3裝配式建筑密封膠制備

制備研究所用的裝配式建筑密封膠時，使用的高分子聚合物為二甲基硅油，補強劑選取納米碳酸鈣。在0.095 MPa真空環(huán)境下強力分散機之中倒入納米碳酸鈣和二甲基硅油[9-10]，攪拌分散時長設定為2～5 h，攪拌之后獲得制備密封膠的基礎膠體。室溫環(huán)境下靜置基膠，使得基膠自然冷卻，測量基膠的溫度降至室溫以后，向基膠之中添加甲基三丁酮肟基硅烷交聯(lián)劑和稀釋劑，偶聯(lián)劑選取3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，疊加催化劑一同倒入盛有基膠的燒杯中[11-13]，簡單混合以后，在0.095 MPa真空環(huán)境下強力分散機中攪拌1 h。把攪拌之后得到的膠料置于壓力機之上，經(jīng)過壓力處理，獲得裝配式建筑用密封膠。

1.4應用性能可靠性分析

1.4.1硅烷偶聯(lián)劑用量對應用性能可靠性影響

（1）硅烷偶聯(lián)劑對表干與固化性能影響。測試表干時間過程中以GB/T 13477.5—2002標準為依據(jù)[14-15]，設定制備密封膠時硅烷偶聯(lián)劑的用量分別為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%、2.4%、2.8%、3.2%。將不同硅烷偶聯(lián)劑用量制備的密封膠分別均勻涂于塑料片上，記錄各個試樣的表干時間與固化時間；

（2）硅烷偶聯(lián)劑對密封粘接性能影響。以GB/T 13477.10—2002為參考標準[16-19]，測試所制備密封膠在不同硅烷偶聯(lián)劑用量對于密封膠粘接強度的影響。使用萬能試驗機測試硅烷偶聯(lián)劑的用量分別為0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%、2.4%、2.8%、3.2%時，所制備密封膠的粘接強度。

1.4.2稀釋劑用量對應用性能可靠性影響

制備裝配式建筑密封膠時，為了提升密封膠的施工性能與力學性能，會在制備過程中添加稀釋劑，便于密封膠發(fā)揮粘接性能。制備過程調(diào)整稀釋劑的用量，分別為2%、5%、8%、11%、14%、17%，依照GB/T 13477.5—2002分析不同稀釋劑用量制備密封膠的表干時間[20]，同時使用萬能試驗機測試該密封膠的拉伸強度。

1.4.3老化條件對應用性能可靠性影響

密封膠應用在裝配式建筑上，長時間受到光照、水浸泡等外部環(huán)境影響，可能會出現(xiàn)老化現(xiàn)象，因此需要結合萬能試驗機測試光照老化、水浸泡老化等條件下密封膠拉伸強度。

（1）光照老化。測試過程中以GB 16776—2005為依據(jù)[14]，使用紫外老化測試儀長時間照射試樣，測試各個照射時刻下試樣的拉伸強度；

（2）浸水老化。將試樣完全浸泡在去離子水中，使用萬能試驗機測試不同浸泡時長下，試樣的拉伸強度，確定浸水老化之后試樣的性能可靠性；

（3）加熱老化。將制備的試樣置于恒溫水浴鍋之中，加熱浸泡一段時間，使用萬能試驗機測試不同加熱時長下制備的密封膠耐老化性。

2結果與分析

2.1硅烷偶聯(lián)劑用量影響密封膠應用可靠性結果

（1）硅烷偶聯(lián)劑用量對表干和固化時間影響。硅烷偶聯(lián)劑是制備密封膠的關鍵外摻劑，因此該材料的用量對于密封膠的表干時間與固化時間均會造成影響，研究測試結果如表1所示。

由表1可知，增加硅烷偶聯(lián)劑的用量，固化所需時間縮短，密封膠的表干時間增加。其中硅烷偶聯(lián)劑用量為1.6%以后，表干時間達到最大值，固化時間也不再發(fā)生明顯變化。從表干時間變化趨勢來看，1.6%硅烷偶聯(lián)劑用量下，表干時間變化情況最佳。密封膠的表干時間對固化時間存在一定影響，所以硅烷偶聯(lián)劑增量導致表干時間增加時，密封膠固化時間顯著降低。

（2）硅烷偶聯(lián)劑用量對粘接強度影響。不同硅烷偶聯(lián)劑用量對所制備密封膠的粘接強度影響如表2所示。

由表2可知，硅烷偶聯(lián)劑用量為0%～0.4%時，密封膠的粘接強度較低，分析該階段試樣，展現(xiàn)出較為顯著的剝離破壞。硅烷偶聯(lián)劑用量為0.8%時，密封膠的粘接強度最高，在萬能試驗機的作用下，該階段的密封膠展現(xiàn)出內(nèi)聚破壞特征。繼續(xù)增加硅烷偶聯(lián)劑用量，密封膠的粘接強度呈現(xiàn)出下降變化趨勢，且該變化趨勢較為平穩(wěn)。綜合來看，該階段密封膠呈現(xiàn)出明顯粘附破壞。這種粘接強度變化特征是由于密封膠中的硅烷偶聯(lián)劑受到用量變化影響，所以增加硅烷偶聯(lián)劑用量不能明顯提升密封膠的粘接強度。

2.2稀釋劑用量對密封膠性能影響

不同稀釋劑用量下，密封膠性能變化如圖1所示。

由圖1可知，稀釋劑用量與表干時間呈現(xiàn)出反比例關系，稀釋劑用量為11%時，密封膠的表干時間變化逐漸趨于平穩(wěn)。稀釋劑用量增加情況下，拉伸強度呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢，且稀釋劑用量為11%時，密封膠的拉伸強度最高。但是過量使用稀釋劑會導致基膠之中的硅烷物質和水分反應，降低密封膠的交聯(lián)密度，所以過量使用稀釋劑導致密封膠后續(xù)拉伸強度降低。

2.3老化條件對密封膠性能影響

不同老化條件下，試樣的拉伸強度出現(xiàn)顯著變化，萬能試驗機測試結果如圖2所示。

由圖2可知，所制備的密封膠隨著老化時間增加，拉伸強度均發(fā)生下降變化趨勢，說明受到外部環(huán)境影響，密封膠發(fā)生老化，但是老化后期，密封膠的拉伸強度幾乎不再發(fā)生變化，說明制備的密封膠應用在裝配式建筑時，具有較為可靠的耐老化效果。耐加熱老化變化效果如圖3所示。

由圖3可知，經(jīng)過加熱老化以后，密封膠最初拉伸強度變化較大，但是隨著老化時長增加，密封膠的拉伸強度下降趨勢逐漸平緩。說明所制備的密封膠能夠保持較強耐高溫老化性能。

3結語

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，如果過量使用硅烷偶聯(lián)劑會導致固化時間增加，粘接強度降低。稀釋劑用量過多，也會導致密封膠的拉伸強度出現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。受到浸水老化與紫外老化影響，密封膠的拉伸強度保持平穩(wěn)變化趨勢，說明所制備的密封膠具有良好的耐老化性能。基于大數(shù)據(jù)的裝配式建筑密封膠應用性能可靠性分析有助于全面了解密封膠在實際應用中的性能表現(xiàn)，為進一步提高裝配式建筑的整體可靠性和安全性提供有力支持。

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（責任編輯：蘇幔，平海）