Кладочные растворы из боя керамического кирпича: повышение эффективности на основе закона сродства структур

Введение. Важной задачей является эффективное использование промышленных отходов, в частности керамического кирпичного боя (ККБ), в производстве строительных материалов, что позволяет одновременно решать экологические проблемы и повышать экономическую эффективность технологических процессов. ККБ, ежегодно образующийся в объёмах 15–20 млн т в России, обладает перспек тивными физико-механическими свойствами, позволяющими применять его в качестве вторичного сырья для создания высококачественных кладочных растворов. Особенно это актуально при разработке технологий восстановления разрушенных зданий и сооружений в ЛНД, ДНР и новых регионах России. Особую актуальность приобретает разработка таких растворов в рамках закона сродства структур, предложенного в Белгородском технологическом университете, поскольку использование материалов с близким составом и структурой обеспечивает повышенную адгезию, долговечность и эксплуатационные характеристики каменных конструкций на основе ККБ.

Цель написания статьи. Целью исследования является разработка и обоснование применения кладочных растворов с использованием тонкодисперсного наполнителя из керамического кирпичного боя, обеспечивающих повышенные эксплуатационные свойства при возведении стеновых конструкций. Для этого были решены задачи по изучению влияния наполнителей на физико-механические и адгезионные свойства растворов, анализу кинетики их твердения, оценке деформационных характеристик и исследованию микроструктуры контактной зоны с различными стеновыми материалами.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораториях кафедры строительного материаловедения изделий и конструкций, а анализ научной литературы – в научно-технической библиотеке Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. Работы проводились с применением стандартных методов испытаний, а также в соответствии с инструкциями по эксплуатации используемых приборов и оборудования.

Обсуждение и заключение. Исследование подтвердило, что использование тонкомолотого керамического кирпича в качестве наполнителя в кладочных растворах значительно повышает их адгезию за счёт структурной совместимости с керамическими стеновыми материалами, что соответствует закону сродства структур.

1. Лесовик В.С., Беленцов Ю.А., Куприна А.А. Использование положений Геоники при проектировании конструкций для работы в условиях динамических и сейсмических нагрузок // Известия вузов. Строительство. 2013. № 2–3 (650–651). С. 121–126. ISSN 1997-0935.

2. Ma Zhiming Tang, Qin Wu, Huixia Xu, Jianguang Liang, Chao. Mechanical properties and water absorption of cement composites with various fineness and contents of waste brick powder from C&D waste. Cement and Concrete Composites. 2020. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103758

3. Hu J., Ahmed W., Jiao D. A Critical Review of the Technical Characteristics of Recycled Brick Powder and Its Influence on Concrete Properties. Buildings 2024; 14, 3691. https://doi.org/10.3390/buildings14113691

4. Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Чулкова И.Л., Толстой А.Д., Володченко А.А. Сродство структур как теоретическая основа проектирования композитов будущего // Construction materials. 2015. № 9.

5. Лесовик В.С. Геоника (геомиметика). Примеры реализации в строительном материаловедении. 2-е изд., доп. Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2016. 287 с. ISBN 978-5-361-00354-9. EDN WOAVYD.

6. Kuprina A.A., Lesovik V.S., Zagorodnyk L.H., Elistratkin M.Y. Anisotropy of Materials Properties of Natural and Man-Triggered Origin // Research Journal of Applied Sciences. 2014. Vol. 9, No. 11. P. 816–819. ISSN 1816-949X. https://doi.org/10.3923/rjasci.2014.816.819

7. Баруздин А.А., Закревская Л.В., Николаева К.А. Композиционный материал на основе техногенных отходов // Эксперт: теория и практика. 2023. № 2 (21). С. 78–84. ISSN 2687-071X.

8. Gołaszewska Małgorzata, Gołaszewski, Jacek Bochen, Jerzy Cygan, Grzegorz. Comparative Study of Effects of Air-Entraining Plasticizing Admixture and Lime on Physical and Mechanical Properties of Masonry Mortars and Plasters. Materials.2022; 15. 2583. https://doi.org/10.3390/ma15072583

9. Ohemeng Eric Ababio Ekolu, Stephen Quainoo, Harry Naghizadeh, Abdolhossein.Economical and eco-friendly masonry mortar containing waste concrete powder as a supplementary cementitious material. Case Studies in Construction Materials. 2022; https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01527

10. Lesovik V.S., Ahmed A.A., Fediuk R.S., Kozlenko B., Mugahed Amran Y.H., Alaskhanov A.Kh.,Asaad M.A., Murali G., Uvarov V.A. Performance investigation of demolition wastes-based concrete composites. Magazine of Civil Engineering. 2021; 106(6). Article No. 10608. https://doi.org/10.34910/MCE.106.8

11. Загороднюк Л.Х., Рыжих В.Д., Махортов Д.С., Синебок Д.А. Особенности формирования микроструктуры гранулированных заполнителей на разных вяжущих композициях (часть 3) // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2021. № 9.

12. Сулейманова Л.А., Есипов С.М., Се Д. Сопротивление кладки из ячеистобетонных блоков на полиуретановом клее центральному сжатию // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2024. № 7. С. 35–42. ISSN 2312-818X. https://doi.org/10.34031/2071-7318-2024-9-7-35-42

13. Загороднюк Л.Х., Лесовик В.С., Воронов В.В., Чулкова И.Л., Куприна А.А., Павленко О.А. Особенности твердения строительных растворов на основе сухих смесей // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 10. С. 33–39.

14. Копаница Н.О., Демьяненко О.В., Куликова А.А., Ткач Е.В., Шестаков Н.И., Степина И.В. Вторичные ресурсы в производстве композиционных строительных материалов на основе цемента // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334, № 10. С. 112–121. ISSN 2413-1830. https://doi.org/10.18799/24131830/2023/10/2675

15. Баруздин А.А., Закревская Л.В. Композиционные материалы на основе строительных и полимерных отходов // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19, № 2. С. 205–214. ISSN 2304-6600.

16. Лесовик В.С., Загороднюк Л.Х., Бабаев З.К., Джуманиязов З.Б. Керамический кирпич дорожного назначения для мощения тротуаров в регионах Приаралья // Стекло и керамика. 2023. № 2 (1142). С. 53–60. ISSN 0369-7139. https://doi.org/10.47612/0369-7139-2023-2-53-60

17. Махортов Д.С., Загороднюк Л.Х., Сумской Д.А., Аль Мамури Саад Кхалил Шадид. Получение вяжущих композиций оптимальных составов на основе портландцемента и отходов боя керамического кирпича // Вестник БГТУ имени В.Г. Шухова. 2022. № 7. С. 45–52.

18. Токарев В.А., Кабалин М.Д., Грищенко М.С., Высоцкая М.А. Рециклинг вторичного сырья для изготовления мелкоштучных бетонных изделий в дорожном строительстве. Обзор // Вестник МГСУ. 2025. № 6.

19. Кузьмин Е.О., Нелюбова В.В., Володченко А.Н. Прогнозируемая прочность цементного камня с добавкой нанодисперсного кремнезема // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2024. № 10. С. 17–24. ISSN 2312-818X. URL: https://vestnik.bstu.ru/ (дата обращения: 05.04.2025).

20. Бабаев З.К., Машарипова Ш.М. Отходы керамического кирпича как сырьё для производства реставрационных материалов архитектурных памятников // Eastern-European Scientific Journal. 2020. № 4–2 (56). С. 88–95.