CN112374790B - 凝结时间调节剂及其制备方法和瓷砖胶 - Google Patents

凝结时间调节剂及其制备方法和瓷砖胶 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种凝结时间调节剂及其制备方法和瓷砖胶。所述凝结时间调节剂为核壳型材料，包括内核，以及包覆所述内核的壳层；所述壳层的材料为水溶性有机凝胶材料和缓凝剂的复合材料；所述内核的材料为速凝剂；所述速凝剂的熔点为T 速，所述缓凝剂的熔点为T 缓，所述水溶性有机凝胶材料的熔点为T 胶，T 速＞T 缓，且T 速＞T 胶。所述凝结时间调节剂解决了目前建筑机器人铺贴瓷砖的施工过程中遇到的材料性质与机器人施工工艺不匹配的问题，适用于机器人施工节拍。

Description

凝结时间调节剂及其制备方法和瓷砖胶
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及凝结时间调节剂及其制备方法和瓷砖胶。
背景技术
建筑行业常用瓷砖胶作为粘结剂进行瓷砖铺贴工作，随着中国建筑工人越来越稀缺，平均年龄越来越大，使用建筑机器人进行土建施工和装修作业日益提上日程。在用建筑机器人进行瓷砖铺贴时，通常涉及以下工作流程：机器人需要将集中拌料点所拌合好的瓷砖胶浆料运输到目标作业楼层，将瓷砖胶铺设到地面和瓷砖背面，然后机器人再将瓷砖铺贴完成，待瓷砖胶强度满足要求后，由机器人再完成室内其他装修工作。以上作业过程中涉及到瓷砖胶在机器人料仓中的搅拌、等待、运输等过程，需要瓷砖胶在气温5-39℃、相对湿度10-95%的较大温湿度变化范围、1-4小时长时间转运等待和0.5-3kw功率的外力作用下保持性能稳定。且瓷砖铺贴完成后，其他装修工作机器人会有行走在瓷砖上进行施工的需要，为满足施工节拍，就要求瓷砖胶可以在施工完成后快速凝结形成足够的粘结力和抗压强度。
CN106277981A描述的快速凝固瓷砖胶通过早强剂的复配可以实现0.5-3h初凝时间可调及早期强度的实现。同样，CN201810877605.7所提供的一种高性能快硬瓷砖胶粘剂使用0.15-0.3份早强剂和0.04-0.09份缓凝剂，可以快硬早强，在6小时内形成0.5MPa以上的拉伸粘结强度。上述方法的可操作时间短，仅40min，拌料后性能变化快，不利于机器人的功能作业，远不能达到机器人施工过程的节拍要求。
CN201710203856.2所研发的瓷砖胶，通过加入0.1-0.3份缓凝剂延长了瓷砖胶的可操作时间，但相应也延长了终凝时间，不能快速达到强度要求，不满足多种机器人在铺砖完成后快速进行穿插施工的节拍要求。
发明内容
基于此，本发明提供一种凝结时间调节剂，可以将瓷砖胶的初凝时间延长到6小时以上，初凝与终凝时间间隔控制在1-3小时。在拌料完成的前4小时内，瓷砖胶的稠度、分层度等施工性能保持率在96%以上，解决了目前建筑机器人铺贴瓷砖的施工过程中遇到的材料性质与机器人施工工艺不匹配的问题，适用于机器人施工节拍。
所述凝结时间调节剂为核壳型材料，包括内核，以及包覆所述内核的壳层；
所述壳层的材料为水溶性有机凝胶材料和缓凝剂的复合材料；
所述内核的材料为速凝剂；
所述速凝剂的熔点为T 速，所述缓凝剂的熔点为T 缓，所述水溶性有机凝胶材料的熔点为T 胶，T 速＞T 缓，且 T 速＞T 胶。
在一个实施例中，所述壳层的厚度为D 壳，所述内核的等效粒径为2R 核，D 壳≥0.1mm，且D 壳+R 核≤1mm。根据水溶性有机凝胶材料与缓凝剂的溶解速度，优选D 壳≥0.1mm，该厚度下可形成壳层，并且发挥延缓速凝剂释放的作用，否则缓凝剂会在使用过程中迅速被水溶解导致速凝剂提前生效，影响使用效果。根据机器人施工性要求，D 壳+R 核≤1mm。
在一个实施例中，所述速凝剂的质量为M 速，所述缓凝剂的质量为M 缓，所述水溶性有机凝胶材料的质量为M 胶，6≤M 速/M 缓≤300，0.6≤(M 缓+M 胶)/M 速≤16.8。
在一个实施例中，所述缓凝剂选自有机酸类缓凝剂。
在一个实施例中，所述缓凝剂选自柠檬酸、羟基乙酸和马来酸中的一种或几种。
在一个实施例中，所述速凝剂选自难水溶非强碱型速凝剂和水溶非强碱型速凝剂中的一种或几种。
在一个实施例中，所述速凝剂选自铝酸钙和硫酸铝中的一种或两种。
在一个实施例中，所述速凝剂为铝酸钙和硫酸铝，所述铝酸钙和硫酸铝的质量比为（0.5-1）：（0.5-1）。复合无机速凝剂可以产生离子交换效果，提高促凝的作用。
在一个实施例中，所述水溶性有机凝胶材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉（VAE胶粉）。其熔点与缓凝剂接近，并且可增强粘接效果。
本发明还提供一种凝结时间调节剂的制备方法。瓷砖胶产品中一般速凝剂用量远大于缓凝剂，常规方法无法形成缓凝剂包覆速凝剂的结构，而本发明的上述制备方法解决了小剂量组分包覆大剂量组分的结构性问题，并且水溶性有机凝胶材料的加入还可以提升瓷砖胶粘结性能。上述制备方法步骤简单，环保无污染，可以为瓷砖胶产品同时赋予缓凝、粘结、速凝的性能效果。
所述凝结时间调节剂的制备方法用于制备上述凝结时间调节剂，包括以下步骤：
氮气气氛下，混合水溶性有机凝胶材料和缓凝剂，升温至T，T 缓≤T，且T 胶≤T，制备镶嵌所述缓凝剂的胶液，所述水溶性有机凝胶材料的熔点为T 胶，所述缓凝剂的熔点为T 缓；
氮气气氛下，向所述胶液中加入速凝剂，搅拌，降温，使胶液在所述速凝剂表面凝固成胶膜，挤压搅拌，并继续降温，所述速凝剂的熔点为T 速，T＜T 速。
在所述速凝剂表面凝固成胶膜后，继续在降温和挤压搅拌的作用下，形成凝结时间调节剂的颗粒。
在一个实施例中，搅拌的速率为60rpm-200rpm。
在一个实施例中，所述挤压搅拌的功率为1.5KW-55KW，挤压压力2.4MPa-3MPa，挤压搅拌的速率为200rpm -800rpm。
在一个实施例中，继续降温的速度为1℃/min-3℃/min。
本发明还提供一种瓷砖胶。
所述瓷砖胶的制备原料包括上述凝结时间调节剂或上述制备方法制得的凝结时间调节剂、凝胶材料、骨料和添加剂。
在一个实施例中，所述凝胶材料为水泥和/或VAE胶粉；所述骨料为石英砂；所述添加剂为保水剂；以重量份计，所述瓷砖胶的原料包括：
水泥 100份；
石英砂 125-250份；
保水剂 0.4-1.5份；
凝结时间调节剂 0.5-12份；
VAE胶粉 0-10份。
在一个实施例中，以重量份计，所述瓷砖胶的原料包括：
水泥 100份；
石英砂 150-180份；
保水剂 0.6-1.3份；
凝结时间调节剂 1-6份；
VAE胶粉 0.5-7份。
在一个实施例中，所述保水剂选自甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚和羧甲基纤维素醚中的一种或几种。
在一个实施例中，所述保水剂在25℃下的粘度为5万mPa.s-12万mPa.s。
在一个实施例中，所述石英砂的目数为40目-200目。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述的凝结时间调节剂具有核壳结构，其中，壳层为水溶性有机凝胶材料和缓凝剂的复合材料，所述内核为速凝剂。水溶性有机凝胶材料起到稀释、粘结缓凝剂的作用，为壳层的厚度提供保障。缓凝剂在瓷砖胶水化环境下逐步溶解，延缓水化反应，可以将瓷砖胶的初凝时间延长到6小时以上，使瓷砖胶完成拌料后，可在建筑机器人储料箱中较长时间保存，满足机器人在楼栋间转移、等待施工电梯、房间内移动的时间下的性能保持要求。当壳层中的缓凝剂完全溶解扩散后，内核的速凝剂暴露出来，与瓷砖胶中无机胶凝材料水泥接触，加速水泥水化的作用逐渐超过缓凝作用，加快凝结过程，瓷砖胶开始产生凝结，缩短初凝与终凝的时间，将初凝与终凝时间间隔控制在1-3小时，机器人铺设完瓷砖后，可以快速达到所需抗压强度，并提高其与瓷砖的粘结力，方便后续工序的机器人上砖施工。而且，在拌料完成的前4小时内，瓷砖胶的稠度、分层度等施工性能保持率在96%以上。
本发明解决了目前建筑机器人铺贴瓷砖的施工过程中遇到的材料性质与机器人施工工艺不匹配的问题，所述凝结时间调节剂适用于机器人施工节拍。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明所述的等效粒径，是指将不规则形状的颗粒的尺寸数据拟合成等效圆形颗粒后，该圆形颗粒的直径。
一种凝结时间调节剂，所述凝结时间调节剂为核壳型材料，包括内核，以及包覆所述内核的壳层；
所述壳层的材料为水溶性有机凝胶材料和缓凝剂的复合材料；
所述内核的材料为速凝剂；
所述速凝剂的熔点为T 速，所述缓凝剂的熔点为T 缓，所述水溶性有机凝胶材料的熔点为T 胶，T 速＞T 缓，且 T 速＞T 胶。
其中，水溶性有机凝胶材料起到稀释、粘结缓凝剂的作用，为壳层的厚度提供保障。缓凝剂在水泥水化产物表面有较强的活性作用，与溶液中的Ca2+形成络盐钝化膜，抑制Ca(OH)2等物质的结晶，从而有效地延长水泥水化的诱导期。且缓凝剂分子中的羧基、羟基基团在水泥粒子表面吸附，阻碍水泥水化过程，使晶体相互接触受到屏蔽，改变了结构形成过程。本发明的缓凝剂在瓷砖胶加水搅拌、运输、布料过程中逐步溶解，相较一次性分散更有利于提供长时间稳定的缓凝效果，最终可以将瓷砖胶的初凝时间延长到6小时以上，使瓷砖胶完成拌料后，可在建筑机器人储料箱中较长时间保存，满足机器人在楼栋间转移、等待施工电梯、房间内移动的时间下的性能保持要求。当壳层中的缓凝剂完全溶解扩散后，内核的速凝剂暴露出来，与瓷砖胶中胶凝材料接触，水泥水化作用逐渐超过缓凝作用，加快凝结过程，瓷砖胶开始产生凝结，缩短初凝与终凝的时间，将初凝与终凝时间间隔控制在1-3小时，机器人铺设完瓷砖后，可以快速达到所需抗压强度和与瓷砖的粘结力，方便后续工序的机器人上砖施工。而且，在拌料完成的前4小时内，瓷砖胶的稠度、分层度等施工性能保持率在96%以上。解决了目前建筑机器人铺贴瓷砖的施工过程中遇到的材料性质与机器人施工工艺不匹配的问题，适用于机器人施工节拍。
在一个优选的实施例中，所述壳层的厚度为D 壳，所述内核的等效粒径为2R 核，D 壳≥0.1mm，且D 壳+R 核≤1mm。
根据水溶性有机凝胶材料与缓凝剂的溶解速度，优选D 壳≥0.1mm，该厚度下可形成壳层，并且发挥延缓速凝剂释放的作用，否则缓凝剂会在使用过程中迅速被水溶解导致速凝剂提前生效，影响使用效果。更优选地，0.1mm≤D 壳≤0.3mm。
根据机器人施工性要求，D 壳+R 核≤1mm。
进一步优选地，0.05mm≤R 核≤0.7mm。
在一个优选的实施例中，所述速凝剂的质量为M 速，所述缓凝剂的质量为M 缓，所述水溶性有机凝胶材料的质量为M 胶，6≤M 速/M 缓≤300，0.6≤(M 缓+M 胶)/M 速≤16.8。
上述质量关系根据D 壳、R 核及以下算式和因素确定：
Figure 56024DEST_PATH_IMAGE001
其中，ρ速是速凝剂的比重；
ρ缓是缓凝剂的比重；
ρ胶是水溶性有机凝胶材料的比重。
缓凝剂的质量优选为占瓷砖胶中无机凝胶材料质量的0.1‰-1‰，用量超出上述范围则可能导致瓷砖胶凝固异常，即优选0.1‰≤
Figure 751448DEST_PATH_IMAGE002
≤1‰，其中，M 无机凝胶为瓷砖胶中无机凝胶材料的质量。
速凝剂的质量比缓凝剂的质量相对较大，优选为占瓷砖胶中无机凝胶材料质量的6‰-30‰，即优选6‰≤
Figure 993074DEST_PATH_IMAGE003
≤30‰。
为了保证粘接效果，在凝结时间调节剂所含水溶性有机凝胶材料以外可继续额外单独添加水溶性有机凝胶材料到配方当中。但水溶性有机凝胶材料的总添加量优选为不超过瓷砖胶中无机凝胶质量的10%。水溶性有机凝胶材料的总用量超过上述范围，会导致施工稠度增加，深化固化困难，表面开裂。
并且，为使水溶性有机凝胶材料和缓凝剂的复合材料形成对速凝剂的包覆，优选
Figure 533776DEST_PATH_IMAGE004
，否则不利于包覆完全。
因此，得以下优选比例范围：6≤M 速/M 缓≤300，0.6≤(M 缓+M 胶)/M 速≤16.8。
优选地，所述缓凝剂选自有机酸类缓凝剂；
更优选地，所述缓凝剂选自柠檬酸、羟基乙酸和马来酸中的一种或几种。上述缓凝剂熔点满足：90℃≤T 缓≤160℃。
优选地，所述速凝剂选自难水溶非强碱型速凝剂或水溶非强碱型速凝剂。速凝剂可分为：难水溶、可水溶、强碱性、非强碱性；强碱性速凝剂与缓凝剂性质会中和导致失效。
更优选地，所述难水溶非强碱型速凝剂为铝酸钙；所述水溶非强碱型速凝剂为硫酸铝。
进一步优选地，所述速凝剂为铝酸钙和硫酸铝，所述铝酸钙和硫酸铝的质量比为（0.5-1）：（0.5-1）。铝酸钙和硫酸铝的熔点均满足：T 速≥600℃。复合无机速凝剂可以产生离子交换效果，提高促凝的作用。更优选地，所述铝酸钙和硫酸铝的质量比为1：1。
优选地，所述水溶性有机凝胶材料为VAE胶粉，其熔点与缓凝剂接近，并且可增强粘接效果。
一种凝结时间调节剂的制备方法，包括以下步骤：
氮气气氛下，混合水溶性有机凝胶材料和缓凝剂，升温至T，T 缓≤T，且T 胶≤T，制备镶嵌所述缓凝剂的胶液，所述水溶性有机凝胶材料的熔点为T 胶，所述缓凝剂的熔点为T 缓；
氮气气氛下，向所述胶液中加入速凝剂，搅拌，降温，使胶液在所述速凝剂表面凝固成胶膜，挤压搅拌，并继续降温，所述速凝剂的熔点为T 速，T≤T 速。
在所述速凝剂表面凝固成胶膜后，继续在降温和挤压搅拌的作用下，得到以水溶性有机凝胶材料和缓凝剂为壳层的凝结时间调节剂。
具体地，混合水溶性有机凝胶材料和缓凝剂后，在氮气保护下升温至T，由于T 缓≤T，且T 胶≤T，故该温度下，水溶性有机凝胶材料和缓凝剂均熔融，得到包含所述缓凝剂的胶液。
在熔融状态的胶液中，逐步投入速凝剂，进行搅拌，将各原料也就是核壳材料充分混合均匀。优选地，搅拌的速率为60rpm-200rpm，熔融的胶液会对速凝剂形成连续的包覆，然后迅速降温至水溶性有机凝胶材料和缓凝剂的熔点以下，胶液在速凝剂表面凝固成连续的胶膜（胶膜中镶嵌着缓凝剂）。如果此时直接继续降温冷却，由于胶膜是连续，没有及时分离，得到的就会是一大块完整固体物料，而不是颗粒；如果此时只继续搅拌并降温冷却，随着温度的降低，会得到若干块较大的固体物料，后续无法继续搅动。也不是颗粒，故此时，需在继续降温的过程中进行挤压搅拌，搅拌的剪切力加上挤压的力可以将在降温的过程中将连续的胶膜及时破碎，得到颗粒状产物，所得颗粒状产物仍然可以以速凝剂为内核，以水溶性有机凝胶材料和缓凝剂为壳层，即为凝结时间调节剂。
优选地，所述挤压搅拌的功率为1.5KW-55KW，挤压压力为2.4MPa-3MPa，挤压搅拌的速率为200rpm -800rpm。
优选地，继续降温的速度为1℃/min -3℃/min。
瓷砖胶产品中一般速凝剂用量远大于缓凝剂，常规方法无法形成缓凝剂包覆速凝剂的结构，而本发明的上述制备方法解决了小剂量组分包覆大剂量组分的结构性问题，并且水溶性有机凝胶材料的加入还可以提升瓷砖胶粘结性能。上述制备方法步骤简单，环保无污染，可以为瓷砖胶产品同时赋予缓凝、粘结、速凝的性能效果。
一种瓷砖胶，其制备原料包括上述凝结时间调节剂或上述制备方法制备的凝结时间调节剂、凝胶材料、骨料和添加剂。
在一个实施例中，所述凝胶材料为水泥和/或VAE胶粉；所述骨料为石英砂；所述添加剂为保水剂；以重量份计，所述瓷砖胶的原料包括：
水泥 100份；
石英砂 125-250份；
保水剂 0.4-1.5份；
凝结时间调节剂 0.5-12份；
VAE胶粉 0-10份。
在一个优选的实施例中，以重量份计，所述瓷砖胶的原料包括：
水泥 100份；
石英砂 150-180份；
保水剂 0.6-1.3份；
凝结时间调节剂 1-6份；
VAE胶粉 0.5-7份。
可以理解地，所述水泥为普通的硅酸盐水泥。
优选地，所述保水剂选自甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚和羧甲基纤维素醚中的一种或几种。
优选地，所述保水剂在25℃下的粘度为5万mPa.s-12万mPa.s。
优选地，所述石英砂的目数为40目-200目。适用于机器人施工。
以下结合具体实施例和对比例进行进一步说明，以下具体实施例中所涉及的原料，若无特殊说明，均可来源于市售，所使用的仪器，若无特殊说明，均可来源于市售。
1凝结时间调节剂的性能考察
凝结时间调节剂的制备：
1）混合VAE胶粉和缓凝剂后，在氮气保护下升温至130℃，至VAE胶粉和缓凝剂熔融，得到镶嵌所述缓凝剂的胶液。
2）在熔融状态的胶液中，逐步投入速凝剂，进行搅拌，搅拌的速率为100rpm，熔融的胶液会对速凝剂形成包覆，然后迅速降温至85℃，在冷却的作用下，胶液在速凝剂表面凝固成胶膜，此时，胶膜中包含着缓凝剂。
3）然后进行挤压搅拌，并继续降温，挤压搅拌的功率20KW，挤压压力为3MPa，挤压搅拌的速率为600rpm；冷却速度为2℃/min，形成以速凝剂为内核，以VAE胶粉和缓凝剂为壳层的凝结时间调节剂。
瓷砖胶的制备：
1）称取普通硅酸盐水泥100g、40目-70目石英砂180g、12万粘度甲基纤维素醚1g（粘度是指在25℃下测得的粘度，粘度的单位为mPa.s）、VAE胶粉总量约3g（即单独添加的VAE胶粉+凝结时间调节剂中含有的VAE胶粉重量）、不同种类凝结时间调节剂2.5g。
2）将上述各原料混合后加水，制备瓷砖胶，施工。
参照JC/T 547标准对瓷砖胶进行粘接性能测试，按照JGJ/T 70标准测试瓷砖胶的初凝、终凝时间，稠度保持率，抗压强度等性能。
1.1投料比对凝结时间调节剂性能的影响
参照上述1项和表1，制备凝结时间调节剂和瓷砖胶，并测试性能。其中，铝酸钙:硫酸铝=1:1表示铝酸钙和硫酸铝的质量比为1:1，M 速、M 缓、M 胶的单位均为g，D 壳和R 核的单位均为mm，初凝时间和终凝时间的单位均为h，稀稠度保持率是指39℃、10%湿度下，待机4小时的稀稠度保持率，单位为%，抗压强度和拉伸粘接强度的单位均为Mpa。
表1
Figure 454545DEST_PATH_IMAGE005
可见，M 速、M 缓、M 胶的数值不同，可能会影响所制备的凝结时间调节剂的D 壳和R 核大小，也可能得到制备出相同D 壳和R 核的凝结时间调节剂。当凝结时间调节剂中D 壳变小，速凝剂起作用的时间会提前，初凝时间减少，说明壳层厚度影响速凝剂开始起作用的时间。当凝结时间调节剂中R 核变小，初凝时间与终凝时间的时间差变短，说明内核的大小会影响瓷砖胶初凝时间和终凝时间的时间间隔。综合凝结时间、稀稠度保持率与强度指标，本表中M 速、M 缓、M 胶的质量分别优选为1.5g、0.1g、0.9g和1.5g、0.01g、0.98g，D 壳优选为0.3mm，R 核优选为0.7mm。
1.2缓凝剂和速凝剂对凝结时间调节剂性能的影响
参照上述1项和表2，制备凝结时间调节剂和瓷砖胶，并测试性能。其中，铝酸钙:硫酸铝=1:1表示铝酸钙和硫酸铝的质量比为1:1，同理，铝酸钙:硫酸铝=0.5:1表示铝酸钙和硫酸铝的质量比为0.5:1，铝酸钙:硫酸铝=1:0.5表示铝酸钙和硫酸铝的质量比为1:0.5；M 速、M 缓、M 胶的质量分别为1.5g、0.1g、0.9g，D 壳和R 核的单位均为mm；初凝时间和终凝时间的单位均为h；稀稠度保持率是指39℃、10%湿度下，待机4小时的稀稠度保持率，单位为%；抗压强度和拉伸粘接强度的单位均为Mpa。
表2
Figure 55291DEST_PATH_IMAGE006
可见，优选缓凝剂优选为柠檬酸，速凝剂优选为铝酸钙和硫酸铝1:1质量比混合物。
2瓷砖胶性能考察
凝结时间调节剂的制备：
1）混合VAE胶粉和缓凝剂后，在氮气保护下升温至130℃，至VAE胶粉和缓凝剂熔融，得到镶嵌所述缓凝剂的胶液。
2）在熔融状态的胶液中，逐步投入速凝剂，进行搅拌，搅拌的速率为100rpm，熔融的胶液会对速凝剂形成包覆，然后迅速降温至85℃，在冷却的作用下，胶液在速凝剂表面凝固成胶膜，此时，胶膜中包含着缓凝剂。
3）然后进行挤压搅拌，并继续降温，挤压搅拌的功率20KW，挤压压力为3MPa，挤压搅拌的速率为600rpm；冷却速度为2℃/min，形成以速凝剂为内核，以VAE胶粉和缓凝剂为壳层的凝结时间调节剂。
2.1凝结时间调节剂的用量对瓷砖胶性能的影响
2.1.1 M 速、M 缓、M 胶的质量分别为1.5g、0.1g、0.9g时，的凝结时间调节剂的用量对瓷砖胶性能的影响
1）参照上述2项，制备凝结时间调节剂，其中，M 速、M 缓、M 胶的质量分别为1.5g、0.1g、0.9g，D 壳为0.3mm，R 核为0.7mm，然后取一定质量的凝结时间调节剂，参照表3和以下方法制备瓷砖胶，并测试性能：
2）称取普通硅酸盐水泥100g、40-70目石英砂180g、12万粘度甲基纤维素醚（粘度是指在25℃下测得的粘度，粘度的单位为mPa.s）1g、VAE胶粉总量为3g（即单独添加的VAE胶粉+凝结时间调节剂中含有的VAE胶粉重量）、凝结时间调节剂用量1g-3.5g。
3）将上述各原料混合后加水，制备瓷砖胶，施工。
参照JC/T 547标准对瓷砖胶进行粘接性能测试，按照JGJ/T 70标准测试瓷砖胶的初凝、终凝时间，稠度保持率，抗压强度等性能。
其中，初凝时间和终凝时间的单位均为h，稀稠度保持率是指39℃、10%湿度下，待机4小时的稀稠度保持率，单位为%，抗压强度和拉伸粘接强度的单位均为Mpa。
表3
Figure 784212DEST_PATH_IMAGE007
2.1.2 M 速、M 缓、M 胶的质量分别为1.5g、0.01g、0.98g时，凝结时间调节剂的用量对瓷砖胶性能的影响
1）参照上述2项，制备多份凝结时间调节剂，其中，每一份凝结时间调节剂中，M 速、M 缓、M 胶的质量均分别为1.5、0.01、0.98，D 壳为0.3mm，R 核为0.7mm，然后取一定质量的凝结时间调节剂，参照表4和以下方法制备瓷砖胶，并测试性能：
2）称取普通硅酸盐水泥100g、40-70目石英砂180g、12万粘度甲基纤维素醚（粘度是指在25℃下测得的粘度，粘度的单位为mPa.s）1g、VAE胶粉总量约3g（即单独添加的VAE胶粉+凝结时间调节剂中含有的VAE胶粉重量）、优选的凝结时间调节剂用量2.5g-5.5g。
3）将上述各原料混合后加水，制备瓷砖胶，施工。
参照JC/T 547标准对瓷砖胶进行粘接性能测试，按照JGJ/T 70标准测试瓷砖胶的初凝、终凝时间，稠度保持率，抗压强度等性能。
其中，初凝时间和终凝时间的单位均为h，稀稠度保持率是指39℃、10%湿度下，待机4小时的稀稠度保持率，单位为%，抗压强度和拉伸粘接强度的单位均为Mpa。
表4
Figure 128606DEST_PATH_IMAGE008
按照机器人新型建造施工节拍测算，符合地砖施工机器人对瓷砖胶性能要求的参数：初凝时间≥6h，终凝时间≤12h，39℃、10%湿度下，待机4小时的稀稠度保持率≥96%，12小时后抗压强度≥5.0MPa，12小时后拉伸粘结强度≥0.5MPa，28天拉伸粘结强度≥1.0Mpa。可见，加入凝结时间调节剂后，瓷砖胶的初凝时间可以延长到6h以上，且能控制初凝时间和终凝时间的间隔在1-3h内，还具有较高的稠度保持率，此外，还有利于提高瓷砖胶的早强效果，快速达到所需抗压强度，并提高其与瓷砖的粘结力，方便后续工序的机器人上砖施工。以上示例中，凝结时间调节剂的添加量为1g-5.5g时，各方面性能均较好。并且，可以看出，在凝结时间调节剂具有相同的D 壳和R 核时，决定初凝时间和终凝时间的是凝结时间调节剂的含量。
2.2石英砂目数和用量对瓷砖胶性能的影响
参照上述2项，制备凝结时间调节剂，其中，M 速、M 缓、M 胶的质量分别为1.5g、0.1g、0.9g，D 壳为0.3mm，R 核为0.7mm，然后参照表5和以下方法制备瓷砖胶，并测试性能：
1）称取普通硅酸盐水泥100g、石英砂100g-300g、12万粘度甲基纤维素醚（粘度是指在25℃下测得的粘度，粘度的单位为mPa.s）1g、VAE胶粉总量3g（即单独添加的VAE胶粉+凝结时间调节剂中含有的VAE胶粉重量）、凝结时间调节剂2.5g。
2）将上述各原料混合后加水，制备瓷砖胶，施工。
参照JC/T 547标准对瓷砖胶进行粘接性能测试，按照JGJ/T 70标准测试瓷砖胶的初凝、终凝时间，稠度保持率，抗压强度等性能。其中，拉伸粘接强度的单位为Mpa。
表5
Figure 626584DEST_PATH_IMAGE009
可见，优选石英砂的目数为40-70目，用量优选为150g-250g。
2.3保水剂种类、粘度和用量对瓷砖胶性能的影响
参照上述2项，制备凝结时间调节剂，其中，M 速、M 缓、M 胶的质量分别为1.5g、0.1g、0.9g，D 壳为0.3mm，R 核为0.7mm，然后参照表6和以下方法制备瓷砖胶，并测试性能：
1）称取普通硅酸盐水泥100g、40-70目石英砂180g、保水剂1g-1.5g、VAE胶粉总量3g（即单独添加的VAE胶粉+凝结时间调节剂中含有的VAE胶粉重量）、凝结时间调节剂2.5g。
2）将上述各原料混合后加水，制备瓷砖胶，施工。
参照JC/T 547标准对瓷砖胶进行粘接性能测试，按照JGJ/T 70标准测试瓷砖胶的初凝、终凝时间，稠度保持率，抗压强度等性能。其中，粘度是指在25℃下测得的粘度，粘度的单位为mPa.s；拉伸粘接强度的单位为Mpa；稀稠度保持率是指39℃、10%湿度下，待机4小时的稀稠度保持率，单位为%。
表6
Figure 663810DEST_PATH_IMAGE010
可见，保水剂优选甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚，25℃下粘度优选5万-12万，用量优选0.6g-1.3g。
2.4可再分散性胶粉对瓷砖胶性能的影响
参照上述2项，制备凝结时间调节剂，其中，M 速、M 缓、M 胶的质量分别为1.5g、0.1g、0.9g，D 壳为0.3mm，R 核为0.7mm，然后参照表7和以下方法制备瓷砖胶，并测试性能：
1）称取普通硅酸盐水泥100g、40-70目石英砂180g、12万粘度甲基纤维素醚（粘度是指在25℃下测得的粘度，粘度的单位为mPa.s）1g、VAE胶粉总量1g-3g（即单独添加的VAE胶粉+凝结时间调节剂中含有的VAE胶粉重量）、凝结时间调节剂2.5g。
2）将上述各原料混合后加水，制备瓷砖胶，施工。
参照JC/T 547标准对瓷砖胶进行粘接性能测试，按照JGJ/T 70标准测试瓷砖胶的初凝、终凝时间，稠度保持率，抗压强度等性能。
其中，抗压强度和拉伸粘接强度的单位均为Mpa。
表7
Figure 614448DEST_PATH_IMAGE011
综合看，胶粉总量优选3g-8g。
2.5不加入凝结时间调节剂对瓷砖胶性能的影响
参照表8和以下方法制备瓷砖胶，并测试性能：
1）称取普通硅酸盐水泥100g、40-70目石英砂180g、12万粘度甲基纤维素醚（粘度是指在25℃下测得的粘度，粘度的单位为mPa.s）1g、VAE胶粉 3g、缓凝剂0-0.1g、速凝剂0-3g。
2）将上述各原料混合后加水，制备瓷砖胶，施工。
参照JC/T 547标准对瓷砖胶进行粘接性能测试，按照JGJ/T 70标准测试瓷砖胶的初凝、终凝时间，稠度保持率，抗压强度等性能。
其中，缓凝剂为柠檬酸；速凝剂为铝酸钙和硫酸铝的质量比1:1的混合物；初凝时间和终凝时间的单位均为h，稀稠度保持率是指39℃、10%湿度下，待机4小时的稀稠度保持率，单位为%，抗压强度和拉伸粘接强度的单位均为Mpa。
表8
Figure 762533DEST_PATH_IMAGE012
可知，瓷砖胶中直接加入缓凝剂和速凝剂后，速凝剂起作用的时间会提前于缓凝剂起作用的时间，会导致瓷砖胶初凝时间变短，终凝时间变长，更加不利于施工。
综上，本发明在瓷砖胶中加入凝结时间调节剂，可保证瓷砖胶在39℃温度、10%湿度的极端环境下，容器内待机4小时的稠度保持率在96%以上，12小时后拉伸粘结强度达到0.5MPa以上，抗压强度达到5MPa以上，满足机器人铺贴瓷砖的需求和机器人施工节拍要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种凝结时间调节剂，其特征在于，所述凝结时间调节剂为核壳型材料，包括内核，以及包覆所述内核的壳层；
所述壳层的材料为水溶性有机凝胶材料和缓凝剂的复合材料；
所述内核的材料为速凝剂；
所述速凝剂的熔点为T 速，所述缓凝剂的熔点为T 缓，所述水溶性有机凝胶材料的熔点为T 胶，T 速＞T 缓，且 T 速＞T 胶。
2.根据权利要求1所述的凝结时间调节剂，其特征在于，所述壳层的厚度为D 壳，所述内核的等效粒径为2R 核，D 壳≥0.1mm，且D 壳+R 核≤1mm。
3.根据权利要求1所述的凝结时间调节剂，其特征在于，所述速凝剂的质量为M 速，所述缓凝剂的质量为M 缓，所述水溶性有机凝胶材料的质量为M 胶，6≤M 速/M 缓≤300，0.6≤(M 缓+M 胶)/M 速≤16.8。
4.根据权利要求1-3任一项所述的凝结时间调节剂，其特征在于，所述缓凝剂选自有机酸类缓凝剂。
5.根据权利要求4所述的凝结时间调节剂，其特征在于，所述缓凝剂选自柠檬酸、羟基乙酸和马来酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1-3任一项所述的凝结时间调节剂，其特征在于，所述速凝剂选自难水溶非强碱型速凝剂和水溶非强碱型速凝剂中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的凝结时间调节剂，其特征在于，所述速凝剂选自铝酸钙和硫酸铝中的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的凝结时间调节剂，其特征在于，所述速凝剂为铝酸钙和硫酸铝，所述铝酸钙和硫酸铝的质量比为（0.5-1）：（0.5-1）。
9.根据权利要求1-3任一项所述的凝结时间调节剂，其特征在于，所述水溶性有机凝胶材料为乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉。
10.一种凝结时间调节剂的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-9任一项所述的凝结时间调节剂，包括以下步骤：
氮气气氛下，混合水溶性有机凝胶材料和缓凝剂，升温至T，T 缓≤T，且T 胶≤T，制备镶嵌所述缓凝剂的胶液，所述水溶性有机凝胶材料的熔点为T 胶，所述缓凝剂的熔点为T 缓；
氮气气氛下，向所述胶液中加入速凝剂，搅拌，降温，使胶液在所述速凝剂表面凝固成胶膜，挤压搅拌，并继续降温，所述速凝剂的熔点为T 速，T＜T 速。
11.根据权利要求10所述的凝结时间调节剂的制备方法，其特征在于，所述挤压搅拌的功率为1.5KW-55KW，挤压压力为2.4MPa-3MPa，搅拌速率为200rpm-800rpm。
12.一种瓷砖胶，其特征在于，其制备原料包括权利要求1-9任一项所述的凝结时间调节剂或权利要求10-11任一项所述的制备方法制得的凝结时间调节剂、凝胶材料、骨料和添加剂。
13.根据权利要求12所述的瓷砖胶，其特征在于，所述凝胶材料为水泥和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉；所述骨料为石英砂；所述添加剂为保水剂；以重量份计，所述瓷砖胶的原料包括：
水泥 100份；
石英砂 125-250份；
保水剂 0.4-1.5份；
凝结时间调节剂 0.5-12份；
乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉 0-10份。
14.根据权利要求13所述的瓷砖胶，其特征在于，以重量份计，所述瓷砖胶的原料包括：
水泥 100份；
石英砂 150-180份；
保水剂 0.6-1.3份；
凝结时间调节剂 1-6份；
乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉 0.5-7份。
15.根据权利要求14所述的瓷砖胶，其特征在于，所述保水剂选自甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚和羧甲基纤维素醚中的一种或几种。
16.根据权利要求14所述的瓷砖胶，其特征在于，所述保水剂在25℃下的粘度为5万MPa▪s-12万MPa▪s。
17.根据权利要求14所述的瓷砖胶，其特征在于，所述石英砂的目数为40目-200目。
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