en

Стаття

Сухі будівельні суміші з вторинною сировиною для реновації будівель: порівняльний аналіз властивостей і ефективності

Христина Соболь Андрій Мельник Олександр Хіта
Анотація

Метою дослідження була теоретична оцінка використання перероблених будівельних і промислових відходів у сухих реноваційних сумішах. Методологія охоплювала комплексний підхід до утилізації відходів у контексті сталого розвитку та визначенні перспектив для України. Встановлено, що часткова заміна цементу гранульованим доменним шлаком (25-50 %) знижує вуглецевий слід на 30-40 % без втрати міцності та довговічності, додавання перероблених заповнювачів (20-30 % від природного піску) забезпечує міцність ≥10 МПа при належному контролі гранулометрії та чистоти. Поєднання скла та шлаку підвищує щільність матриці й зменшує водопоглинання, але потребує контролю лужної реактивності. Виявлено, що аналіз життєвого циклу підтверджує зниження CO2-викидів на 20-40 % при використанні переробленої сировини, водночас значна економія первинних ресурсів зменшує тиск на довкілля та обсяги відходів. Використання методів математичного планування експерименту дозволяє швидше підбирати оптимальні рецептури, зменшуючи кількість експериментів у 8-10 разів. Натурні випробування у Португалії, Індії та Південно-Африканській Республіці підтвердили можливість практичного використання сумішей із вторинними матеріалами у штукатурних і мурувальних роботах. В Україні потенціал застосування таких технологій став значним з огляду на потреби післявоєнної відбудови та наявність великих обсягів будівельних і демонтажних відходів. Найперспективнішими рішеннями для реноваційних сумішей стали гранульований доменний шлак, класифіковані дрібні фракції (після очищення можуть заміщати 20-30 % піску без втрати властивостей), комбінації гранульованого доменного шлаку та скляного порошку, склади, оптимізовані за допомогою машинного навчання. В Україні головними бар’єрами стали недостатній рівень контролю якості та слабка лабораторна база, однак регіональні виробництва сумішей здатні забезпечити ефективне використання відходів будівництва у відбудові. Практична значимість полягає у використанні результатів будівельними компаніями, виробниками матеріалів для екологічних сумішей і стандартів відновлення

Ключові слова

утилізація відходів; альтернативні в’яжучі матеріали; довговічність розчинів; лабораторні випробовування; польові випробування; стійкість до агресивного середовища; ресурсоефективність

Завантажити статтю

Отримано 09.07.2025, Доопрацьовано 31.10.2025, Прийнято 19.12.2025

Взято з Том 11, № 4, 2025

ЦИТУВАТИ

Sobol, Kh., Melnyk, A., & Khita, O. (2025). Dry building mixes with secondary raw materials for building renovation: Comparative analysis of properties and efficiency. Architectural Studies, 11(4), 21-32. https://doi.org/10.56318/as/4.2025.21

https://doi.org/10.56318/as/4.2025.21

Сторінки 21-32

Використані джерела

  1. Abbas, M.M. (2025). Recycling waste materials in construction: Mechanical properties and predictive modeling of Waste-Derived cement substitutes. Waste Management Bulletin, 3(1), 168-192. doi: 10.1016/j.wmb.2025.01.004.
  2. Antunes, A., Costa, H., do Carmo, R., & Júlio, E. (2024). Mortars produced with recycled aggregates from construction and demolition waste – analysis and construction site application. Construction and Building Materials, 457, article number 139395. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2024.139395.
  3. Baah, T.T., Zeng, H., Latypov, M.I., & Kim, H.J. (2025). Design of sustainable mortar incorporating construction and demolition waste through adaptive experiments accelerated by machine learning. Results in Engineering, 25, article number 104264. doi: 10.1016/j.rineng.2025.104264.
  4. Balasbaneh, A.T., Sher, W., Li, J., & Ashour, A. (2025). Systematic review of construction waste management scenarios: Informing life cycle sustainability analysis. Circular Economy and Sustainability, 5, 529-553. doi: 10.1007/s43615-024-00424-z.
  5. Bansal, S., Bansal, P., Gautam, L., & Sharma, K.V. (2024). Development and standardization of sustainable dry mix mortars with supplementary cementitious materials. Journal of Building Pathology and Rehabilitation, 9, article number 49. doi: 10.1007/s41024-024-00400-y.
  6. Beigh, I., & ul Haq, M.Z. (2024). A review of geopolymer concrete incorporating recycled aggregates. AIP Conference Proceedings, 3050(1), article number 030004. doi: 10.1063/5.0196292.
  7. Bondar, A., Hristych, O., Bondar, O., & Safronenko, I. (2024). Prospects of use of secondary waste of the construction industry in the production of dry building mixtures. Modern Technology, Materials and Design in Construction, 36(1), 64-70. doi: 10.31649/2311-1429-2024-1-64-70.
  8. Bonifazi, G., Grosso, C., Palmieri, R., & Serranti, S. (2025). Current trends and challenges in construction and demolition waste recycling. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, 53, article number 101032. doi: 10.1016/j.cogsc.2025.101032.
  9. Borges, P.M., Rother, L.A., da Silva, S.R., Possan, E., & de Oliveira Andrade, J.J. (2025). Environmental and technical assessment of mortars produced with recycled aggregate from construction and demolition waste. Construction and Building Materials, 467, article number 140407. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2025.140407.
  10. Botirov, B., & Botirova, N. (2024). Identification of physical and mechanical characteristics of high strength heavy concrete. Architecture. Construction, 1(1), 134-140.
  11. Chen, L., et al. (2024). Conversion of waste into sustainable construction materials: A review of recent developments and prospects. Materials Today Sustainability, 27, article number 100930. doi: 10.1016/j.mtsust.2024.100930.
  12. Cigala, R.M., Papanikolaou, G., Lanzafame, P., Sabatino, G., Tripodo, A., La Ganga, G., Crea, F., Ielo, I., & De Luca, G. (2025). Transforming waste into sustainable construction materials: Resistant geopolymers from recycled sources. Recycling, 10(3), article number 118. doi: 10.3390/recycling10030118.
  13. DSTU B V.2.7-126:2011. (2011). Building mortars: General technical specifications. Retrieved from https://plitochnik.kiev.ua/images/articles/compliance_with_standards/%D0%94%D0%A1%D0%A2%D0%A3%20%D0%91%20%D0%92.2.7%20-1262011.pdf.
  14. DSTU EN 998-2:2023. (2024). Technical conditions for masonry mortar. Part 2. Masonry mortars. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=104882.
  15. Duan, D., Liao, H., Wei, F., Wang, J., Wu, J., & Cheng, F. (2022). Solid waste-based dry-mix mortar using fly ash, carbide slag, and flue gas desulfurization gypsum. Journal of Materials Research and Technology, 21, 3636-3649. doi: 10.1016/j.jmrt.2022.10.157.
  16. European Standard EN 197-1:2011. (2011). Cement – part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements. Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/64d327b1-d5ac-45e3-8b04-fafec9e0698e/en-197-1-2011.
  17. European Standard EN 998-1:2016. (2016). Specification for mortar for masonry – part 1: Rendering and plastering mortar. Retrieved from https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/a04c7a2d-0378-4f9d-a044-d0b53ac93d61/en-998-1-2016.
  18. Farooq, O., Bilal, H., Cavaleri, L., & Khan, A. (2023). Properties of blended mortars produced with recycled by-products from different waste streams. Developments in the Built Environment, 14, article number 100156. doi: 10.1016/j.dibe.2023.100156.
  19. Fernando, W.C.V., Lokuge, W., Wang, H., Gunasekara, C., & Dhasindrakrishna, K. (2025). Sustainable mortar with waste glass fine aggregates and pond ash as an alkali-silica reaction suppressor. Case Studies in Construction Materials, 22, article number e04269. doi: 10.1016/j.cscm.2025.e04269.
  20. Grigorjev, V., Azenha, M., & De Belie, N. (2025). Towards sustainable masonry construction through natural aggregate replacement by fine recycled aggregates in cement-lime mortars. Sustainability, 17(3), article number 1269. doi: 10.3390/su17031269.
  21. Hasibuan, G.C.R., Al Fath, M.T., Yusof, N., Dewi, R.A., Syafridon, G.G.A., Jaya, I., Anas, M.R., & Syahrizal. (2025). Integrating circular economy into construction and demolition waste management: A bibliometric review of sustainable engineering practices in the built environment. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 11, article number 101159. doi: 10.1016/j.cscee.2025.101159.
  22. Hudym, M., Kononenko, H., & Izbash, Yu. (2022). Current state, issues and perspectives of construction waste recycling in Ukraine. International Science Journal of Engineering & Agriculture, 1(5), 65-69. doi: 10.46299/j.isjea.20220105.08.
  23. Irum, S., Shabbir, F., Salahuddin, H., & Waqas, R.M. (2025). Performance evaluation of sustainable recycled aggregates geopolymer concrete using cement and graphite nano/micro platelets under heat and ambient curing. Emergent Materials, 8, 4963-4987. doi: 10.1007/s42247-025-01057-0.
  24. ISO 16290:2013. (2013). Space systems – definition of the technology readiness levels (TRLs) and their criteria of assessment. Retrieved from https://www.iso.org/standard/56064.html.
  25. Kostyra, N., & Bashynskyi, O. (2025). Research on fire resistance of steel floor beams during reconstruction of the UN office building in Ukraine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1499, article number 012026. doi: 10.1088/1755-1315/1499/1/012026.
  26. Ma, Z., Liu, X., Hu, R., Ba, G., & Wang, C. (2023). Using recycled aggregate and powder from high-strength mortar waste for durable cement-based materials: Microstructure and chloride transport. Journal of Cleaner Production, 417, article number 137998. doi: 10.1016/j.jclepro.2023.137998.
  27. Malladi, R.C., Ajayan, S.A., Chandran, G., & Selvaraj, T. (2025). Upcycling of construction and demolition waste: Recovery and reuse of binder and fine aggregate in cement applications to achieve circular economy. Cleaner Engineering and Technology, 24, article number 100864. doi: 10.1016/j.clet.2024.100864.
  28. Melnyk, A., Pozniak, O., & Marushchak, U. (2024). Development of dry mix mortars for floor elements. Theory and Building Practice, 6(1), 25-31. doi: 10.23939/jtbp2024.01.025.
  29. Ohemeng, E.A., Ramabodu, M.S., Nena, T.D., & Kancheva, Ya. (2024). Performance of sustainable mortars containing blast furnace slag and fine concrete waste: An environmental perspective. Cogent Engineering, 11(1), article number 2313053. doi: 10.1080/23311916.2024.2313053.
  30. Oleksyn, M., & Obynochna, Z. (2023). Use of secondary materials in architecture and construction. Theory and Practice of Design, 29-30, 105-111. doi: 10.32782/2415-8151.2023.29-30.12.
  31. Pietrzak, A., & Ulewicz, M. (2025). The mechanical strength of ecological cement mortars based on fly ash from the combustion of municipal waste and cement kiln dust. Applied Sciences, 15(6), article number 3215. doi: 10.3390/app15063215.
  32. Ranasinghe, N., Domingo, N., & Kahandawa, R. (2024). Enhancing building material circularity: A systematic review on prerequisites, obstacles, and the critical role of data traceability. Journal of Building Engineering, 98, article number 111136. doi: 10.1016/j.jobe.2024.111136.
  33. Sengupta, J., Dhang, N., & Deb, A. (2024). A cost-effective slag-based mix activated with soda ash and hydrated lime: A pilot study. Practice Periodical on Structural Design and Construction, 29(2). doi: 10.1061/PPSCFX.SCENG-1426.
  34. Shajidha, H., & Mortula, M. (2025). Sustainable waste management in the construction industry. Frontiers in Sustainable Cities, 7, article number 1582239. doi: 10.3389/frsc.2025.1582239.
  35. Troian, V., Gots, V., Keita, E., Roussel, N., Angst, U., & Flatt, R.J. (2022). Challenges in material recycling for postwar reconstruction. RILEM Technical Letters, 7, 139-149. doi: 10.21809/rilemtechlett.2022.171.
  36. Valoni, N.A., Sáez del Bosque, I.F., Medina, G., & Medina, C. (2025). Formulation of eco-friendly rendering mortars based on new alternative raw materials: Performance and microstructure. Journal of Building Engineering, 109, article number 113008. doi: 10.1016/j.jobe.2025.113008.
  37. Wu, J., Ye, X., & Cui, H. (2025). Recycled materials in construction: Trends, status, and future of research. Sustainability, 17(6), article number 2636. doi: 10.3390/su17062636.
  38. Yeo, J.S., Koting, S., Onn, C.C., Radwan, M.K.H., Cheah, C.B., & Mo, K.H. (2023). Optimisation and environmental impact analysis of green dry mix mortar paving block incorporating high volume recycled waste glass and ground granulated blast furnace slag. Environmental Science and Pollution Research, 30, 58493-58515. doi: 10.1007/s11356-023-26496-2.
  39. Zhang, K., Qing, Y., Umer, Q., & Asmi, F. (2023). How construction and demolition waste management has addressed sustainable development goals: Exploring academic and industrial trends. Journal of Environmental Management, 345, article number 118823. doi: 10.1016/j.jenvman.2023.118823.
  40. Zhang, P., Sun, X., Wang, F., & Wang, J. (2023). Mechanical properties and durability of geopolymer recycled aggregate concrete: A review. Polymers, 15(3), article number 615. doi: 10.3390/polym15030615.
ISSN 2411-801X e-ISSN 2786-7374  УДК 71;72
DOI: 10.56318/as