Дослідження і оптимізація складів реставраційних композитів для будівель з вапняку-черепашнику

Андрій  Колесников; Дмитро  Левицький

doi:10.25140/2411-5363-2025-4(42)-485-500

Автор(и)

Андрій Колесников Одеська державна академія будівництва та архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0001-8737-0933
Дмитро Левицький Одеська державна академія будівництва та архітектури, Україна https://orcid.org/0000-0001-5350-522X

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2025-4(42)-485-500

Ключові слова:

вапняк-черепашник; реставраційні композити; адгезія; паропроникність; водонасичення; експериментально-статистичне моделювання; багатокритеріальна оптимізація

Анотація

У статті наведено результати комплексного дослідження та оптимізації складів штукатурно-реставраційних композитів, призначених для ремонту та збереження будівель і споруд з вапняку-черепашнику. Досліджено композиційні матеріали на основі повітряного вапна з додаванням портландцементу, глини та комбінованого наповнювача з кварцового піску й подрібненого черепашнику. Отримано експериментально-статистичні моделі адгезійної міцності до пористої та гладкої основи, паропроникності, водопоглинання та міцності на стиск. Показано, що структурна сумісність реставраційного матеріалу та основи досягається лише за збалансованого співвідношення ущільнення мінеральної матриці та розвитку відкритої порової мережі. На основі методу функції бажаності виконано багатокритеріальну оптимізацію рецептури композиту для різних умов експлуатації, що дозволило визначити компромісні склади, які придатні для реставрації історичних будівель з черепашнику.

Посилання

Lubelli, B., Nijland, T.G., van Hees, R.P.J. (2021). Characterization and compatibility as-sessment of stone repair mortars. Journal of Cultural Heritage, 49, 174–182. https://doi.org/10.1016/ j.culher.2021.02.001.

Groot, C. (2016). Repair mortars for historic masonry: Effects of the binder choice on du-rability. Heron, 61(1), 33–56. http://resolver.tudelft.nl/uuid:41316542-1251-4c70-b970-65bff5a396a3.

Alvarez-Galindo, J.I., Veiga, R., Martínez-Ramírez, S., Secco, M., Faria, P., Maravelaki-Papayianni, P., et al. (2021). RILEM TC 277-LHS: A review on mechanisms of setting and hard-ening of lime-based binding systems. Materials and Structures, 54, 1–30. https://doi.org/10.1617/s11527-021-01648-3.

Wang, X., Shang, H., Zhou, J., Gu, L., Xiao, Z., Wang, X., et al. (2024). Enhancing Hy-draulic Lime Mortar with Metakaolin: A Study on Improving Restoration Materials for Historic Buildings. Materials, 17, 3548. https://doi.org/10.3390/ma17143548.

Naga Sai, A.; Ramadoss, R. (2021). A review on role of additives & pozzolanic materials in ancient structures. Mater. Today Proc, 43, 1383–1388. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.173.

Žižlavský, T., Vyšvářil, M., Bayer P. (2023) Fine Pumice as Pozzolanic Additive in Resto-ration Lime Mortars. RILEM Bookseries, 42, 426–435. https://doi.org/10.1007/978-3-031-31472-8_34.

Strandberg-de Bruijn, P., Balksten K. (2024). Material properties of building limes for pointing mortar for renovation and restoration of neo-Gothic churches in Sweden. MATEC Web of Conferences, 403(3), 02010. https://doi.org/10.1051/matecconf/202440302010.

Branco, F.G., Belgas, M.d.L., Mendes, C., Pereira, L., Ortega, J.M. (2021). Characteriza-tion of Fresh and Durability Properties of Different Lime Mortars for Being Used as Masonry Coatings in the Restoration of Ancient Constructions. Sustainability, 13, 4909. https://doi.org/10.3390/su13094909

Chen, Z., Liu, H., Xu, L., Ge, W. (2024). A review of mechanical properties and carbona-tion behavior evolution of lime mortar for architectural heritages restoration. Miner. Miner. Ma-ter, 3, 3. https://doi.org/10.20517/mmm.2023.26.

Fusade, L., Orr, S.A., Wood, C., O’Dowd, М., Viles, H. (2019). Drying response of lime-mortar joints in granite masonry after an intense rainfall and after repointing. Heritage Sci-ence, 7, 38 https://doi.org/10.1186/s40494-019-0277-7.

Zhang, Y., Zhang, Y., Huang, J. (2022). Experimental study on capillary water absorp-tion of sandstones from different grotto heritage sites in China. Heritage Science, 10, 25 https://doi.org/10.1186/s40494-022-00656-y.

Yue W, Wang B. (2024). Ceramic-added lime and cement mortars: A review of applica-tions in building products. Science Progress,107(3), 28. https://doi.org/10.1177/00368504241266559.

Silva, Bruna A., Guerreiro, E., Duarte, António P.C. (2025). Comparative study of lime-based mortars for conservation and restoration interventions. Construction and Building Materi-als, 499, 143956 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.143956.

Ляшенко Т. В. (2021). Структуровані системи факторів і експериментально-статистичні моделі при дослідженні будівельних композитів. Механіка та математичні методи, 3(1), 47–61. https://doi.org/10.31650/2618-0650-2021-3-1-47-61.

Voznesensky, V., Lyashenko, T. (1998). Experimental statistical modelling in computa-tional materials science. In: Proceeding of the 37th International SeminarModeling and Optimi-sations composites. Odessa, April.

Voznesensky, V.A., Lyashenko, T.V., Ogarkov, B.L. (1989) Numerical Methods for Solv-ing Construction and Technological Problems on a Computer. Publishing House “Vyshcha School”: Kyiv, Ukraine, 328 p.

Design of Experiments (DOE) Made Easy. (n.d.). https://www.statease.com/software/design-expert/.