Rheological and Mechanical Properties of Polybutyl Acrylate-Acrylic Acid/Water Glass Composite Modified Sludge

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0784

Abstract

Abstract:

This paper used butyl acrylate （BA）， acrylic acid （AA）， and water glass as main raw materials， and sodium dodecyl sulfate （SDS） and polyoxyethylene alkylphenol （OP-10） as composite emulsifiers， composite soil curing agent （PBA） was synthesized through pre-emulsification and semi-continuous seed emulsion polymerization. The effects of water glass modulus， curing agent content， and water-soil ratio on the unconfined compressive strength of the PBA-cured soil were investigated through orthogonal experiments. FT-IR analysis indicates that all three monomers， BA， AA， and water glass， participate in the reaction. When the modulus of water glass is 2.2， the content of curing agent is 4%（mass fraction）， and the water-soil ratio is 0.44， the performance of the PBA-cured soil is optimal， with a fluidity of 132 mm and an unconfined compressive strength of 1.37 MPa after 7 d.

Key words: polyacrylate, emulsion polymerization, soil curing agent, solidified soil, unconfined compressive strength, optimal content

CLC Number:

TQ316.33

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Figures/Tables 14

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Sample No.	M	G/%	S
a-1	1.9	2	0.41
a-2	1.9	3	0.42
a-3	1.9	4	0.43
a-4	1.9	5	0.44
a-5	2.2	2	0.42
a-6	2.2	3	0.41
a-7	2.2	4	0.44
a-8	2.2	5	0.43
a-9	2.5	2	0.43
a-10	2.5	3	0.44
a-11	2.5	4	0.41
a-12	2.5	5	0.42
a-13	2.8	2	0.44
a-14	2.8	3	0.43
a-15	2.8	4	0.42
a-16	2.8	5	0.41

Sample No.	M	G/%	S
a-1	1.9	2	0.41
a-2	1.9	3	0.42
a-3	1.9	4	0.43
a-4	1.9	5	0.44
a-5	2.2	2	0.42
a-6	2.2	3	0.41
a-7	2.2	4	0.44
a-8	2.2	5	0.43
a-9	2.5	2	0.43
a-10	2.5	3	0.44
a-11	2.5	4	0.41
a-12	2.5	5	0.42
a-13	2.8	2	0.44
a-14	2.8	3	0.43
a-15	2.8	4	0.42
a-16	2.8	5	0.41

Sample No.	Fluidity/mm	Unconfined compressive strength/MPa
Sample No.	Fluidity/mm	7 d	28 d
a-1	100	1.37	1.40
a-2	130	1.39	1.40
a-3	132	1.73	2.20
a-4	138	1.95	1.98
a-5	101	1.35	1.38
a-6	105	1.58	1.60
a-7	132	1.37	1.45
a-8	124	1.47	1.48
a-9	120	1.30	1.31
a-10	132	1.31	1.33
a-11	105	1.45	1.50
a-12	129	1.40	1.41
a-13	140	0.98	1.10
a-14	145	1.00	1.20
a-15	134	1.15	1.30
a-16	100	1.35	1.40

Sample No.	Fluidity/mm	Unconfined compressive strength/MPa
Sample No.	Fluidity/mm	7 d	28 d
a-1	100	1.37	1.40
a-2	130	1.39	1.40
a-3	132	1.73	2.20
a-4	138	1.95	1.98
a-5	101	1.35	1.38
a-6	105	1.58	1.60
a-7	132	1.37	1.45
a-8	124	1.47	1.48
a-9	120	1.30	1.31
a-10	132	1.31	1.33
a-11	105	1.45	1.50
a-12	129	1.40	1.41
a-13	140	0.98	1.10
a-14	145	1.00	1.20
a-15	134	1.15	1.30
a-16	100	1.35	1.40

Item		Level
Item		M	G	S
Fluidity/mm	K₁	500	461	410
	K₂	462	512	494
	K₃	486	503	521
	K₄	519	491	542
7 d uncontined compressive strength/MPa	K₅	6.44	5.00	5.75
	K₆	5.77	5.28	5.29
	K₇	5.46	5.70	5.50
	K₈	4.48	6.17	5.61
28 d uncontined compressive strength/MPa	K₉	6.98	5.19	5.90
	K₁₀	5.91	5.53	5.49
	K₁₁	5.55	6.45	6.19
	K₁₂	5.00	6.27	5.86
R₁/mm		14.25	12.75	33.00
R₂/MPa		0.49	0.29	0.12
R₃/MPa		0.50	0.32	0.18