CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE

Assessment of durability and compatibility of injection compositions and composite materials in the restoration and strengthening of historical foundations in aggressive soil and atmospheric environments

Authors

  • Soltan E. Appakov Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse 26
  • Artem A. Frolov Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse 26
  • Andrey A. Chumichkin Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse 26
  • Ilya S. Ryabokon Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse 26
  • Makhmud M. Shibzukhov Moscow State University of Civil Engineering, 129337, Moscow, Yaroslavskoye Shosse 26

How to cite

GOST Appakov S. E., Frolov A. A., Chumichkin A. A., Ryabokon I. S., Shibzukhov M. M. Assessment of durability and compatibility of injection compositions and composite materials in the restoration and strengthening of historical foundations in aggressive soil and atmospheric environments // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2025. Vol. 69. No. 12. P. 40-50.
APA Appakov, S. E., Frolov, A. A., Chumichkin, A. A., Ryabokon, I. S. & Shibzukhov, M. M. (2025). Assessment of durability and compatibility of injection compositions and composite materials in the restoration and strengthening of historical foundations in aggressive soil and atmospheric environments. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 69(12), 40-50.

Abstract

The article examines the durability and compatibility of injection compositions and composite materials used in the restoration and strengthening of historical foundations operating under conditions of sulfate–chloride attack, capillary rise, and cyclic freeze–thaw. Using masonry models made of authentic 19th-century brick and restored lime mortar, three injection systems are compared: lime–pozzolanic, microcement with polymer additives, and a low-viscosity epoxy composition; in addition, the performance of external reinforcement with carbon fiber strips and glass fiber meshes is evaluated. It is shown that differences in porosity, water absorption, elastic modulus, and the nature of failure at the “old material – new material” interface form fundamentally different degradation scenarios. Microcement demonstrates a high initial strength level but sensitivity to sulfate attack and a noticeable reduction in adhesion after freeze–thaw cycles, indicating a risk of damage accumulation in the contact zone. The epoxy composition is characterized by the best chemical resistance and frost resistance; however, it forms an almost impermeable matrix and, with high adhesion, initiates failure within the brick, increasing the likelihood of iatrogenic damage. The lime–pozzolanic system is inferior in strength but provides more favorable deformational and physicochemical compatibility with historical masonry, reducing stress concentration and ensuring stability under salt loading due to “reserve” porosity. The material of the article makes it possible to substantiate the choice of repair solutions based on the criterion of the composite action of the strengthened system rather than on maximum strength indicators.

Keywords

injection compositions composite materials historical foundations sulfate–chloride attack frost resistance

References

Гребенец В.И., Конищев В.Н., Рогов В.В. Криогенная деструкция строительных материалов фундаментов зданий, возведенных в зоне распространения вечномерзлых грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2002. № 3. С. 21–25.

Емельянов С.Г., Крыгина А.М., Иванов С.П., Крыгина Н.М. Особенности реконструкции исторических зданий и сооружений // Вестник центрального регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук. 2012. № 11. С. 287–293.

Кашарина Т.П. Использование грунтонаполняемых и грунтоармированных оболочек для укрепления грунтовых массивов // Строительство и архитектура. 2015. Т. 3. № 1. С. 16–20.

Кидакоев А.М. Надежности грунтоармированных оснований и фундаментов из композитных материалов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2008. № S1. С. 110–113.

Кугушева И.В. Инженерно-геологические условия фильтрационной инъекции водоцементного раствора при закреплении песчаных грунтов в основаниях исторических сооружений // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2008. № 4. С. 84–85.

Пинус Б.И. Анализ вероятных последствий морозной деструкции цементных композитов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2023. Т. 13. № 3 (46). С. 538–544.

Пономарев А.Б. К вопросу об изменении физико-механических характеристик грунтов в процессе строительства и эксплуатации зданий // Известия Орловского государственного технического университета. Серия: Строительство и транспорт. 2007. № 2-14. С. 104–109.

Соколова И.В. Проектирование антикоррозионной защиты цокольных частей исторических зданий, расположенных вблизи автомагистралей // Экономика строительства. 2024. № 2. С. 171–174.

Сосновский Л.А., Щербаков С.С. Концепции поврежденности материалов // Вісник Тернопільського національного технічного університету. 2011. № S1. С. 14–23.

Филиппов В.В., Коряков С.С. Обеспечение надежности и долговечности зданий и сооружений в агрессивных средах // Промышленное строительство. 1990. № 4. С. 6–8.

Хрянина О.В., Мальков А.И. Уплотняемость покровных грунтов Пензенского региона различного генезиса // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 3 (71). С. 54–56.

Чесноков А.С. К вопросу экспериментально-аналитической оценки сейсмостойкости каменных зданий исторической застройки // Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений. 2024. № 1 (68). С. 57–58.

Чижевская М.В., Миронова В.А., Щеглов В.К. К вопросу о химической стойкости композитных материалов // Вестник научных конференций. 2018. № 11-4 (39). С. 173–175.

Чулкова И.Л. Возможность использования сухих смесей для реставрации и реконструкции объектов старины из известняка на основе закона сродства структур // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2013. № 6 (34). С. 66–72.

Шакирова А.М. Анализ долговечности композиционных материалов, подверженных климатическим воздействиям // Механики XXI веку. 2008. № 7. С. 214–218.

Issue

Section

CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE

Metrics

159 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.

Most read articles by the same author(s)