Композиционный бетон с применением вторичного полимерного сырья: систематический обзор

Введение. С увеличением производства пластмасс и ростом объемов пластиковых отходов проблема их переработки приобретает все большую актуальность. Использование вторичных полимеров в строительной отрасли способствует более рациональному потреблению природных ресурсов, а также снижению затрат на производство строительных материалов. Проведен обзор с целью исследования изменений физико-механических характеристик композиционного бетона с применением отходов полипропилена (ПП) и полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) в качестве мелкого и крупного заполнителя.

Материалы и методы. Выполнены анализ, обобщение и систематизация данных из открытых отечественных и зарубежных источников. Изучен практический опыт использования вторичных полимеров в производстве композиционного бетона для оценки влияния уровня замены традиционного заполнителя отходами ПП и ПЭВП на прочностные свойства бетона.

Результаты. Систематизированы сведения о характеристиках используемых пластиковых отходов, технологиях изготовления композиционного бетона и его свойствах. Осуществлен сравнительный анализ изменения прочностных характеристик бетона в зависимости от параметров замещения природного заполнителя вторичными ПП и ПЭВП.

Выводы. Анализ научной литературы, посвященной вопросам применения пластиковых отходов в производстве бетона, демонстрирует значительный потенциал данной области исследований. Наибольшую целесообразность имеет использование вторичных ПЭВП и ПП ввиду их широкой распространенности и простоты переработки. При введении данных отходов в состав бетонной смеси наблюдается общая тенденция к снижению прочности материала при увеличении их количества, однако в отдельных случаях может происходить улучшение этого показателя по сравнению с контрольными образцами. Актуальным представляется дальнейшее изучение физико-механических характеристик бетона с использованием смеси отходов ПП и ПЭВП, а также определение оптимальных пропорций компонентов и технологии производства.

1. Чалов К.В., Лагусева Е.И., Луговой Ю.В., Долуда В.Ю. Метод утилизации полимерных отходов // Вестник Тверского государственного технического университета. Серия: Строительство. Электротехника и химические технологии. 2024. № 4 (24). С. 100–106. DOI: 10.46573/2658-7459-2024-4-100-106. EDN ARQFUU.

2. Fayshal M.A. Current practices of plastic waste management, environmental impacts, and potential alternatives for reducing pollution and improving management // Heliyon. 2024. Vol. 10. Issue 23. P. e40838. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e40838. EDN NHHOCQ.

3. Abahussain A.A.M., Nasr F.A., Jumah A.B., Saravanan P., Siva Kumar N., Al-zharani M. et al. Toxic threats from plastic waste: human health impacts, challenges, and policy solutions // RSC Advances. 2025. Vol. 15. Issue 48. Pp. 40761–40788. DOI: 10.1039/d5ra05845g. EDN TSIVXY.

4. Qian K., Wang Lu., Teng J., Liu G. Strategies and technologies for sustainable plastic waste treatment and recycling // Environmental Functional Materials. 2025. DOI: 10.1016/j.efmat.2025.01.004. EDN XFRQSN.

5. Тансыккужина И.И. Эколого-экономические аспекты рециклинга полимерных материалов // Вестник молодого ученого УГНТУ. 2025. № 4 (32). С. 90–94. EDN FXIUPE.

6. Белецкий Я.О., Сердюк А.И. Рациональные методы переработки пластиковых отходов // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2023. № 5 (163). С. 37–43. EDN WQYRBK.

7. Кооп К.В. Механический рециклинг пластиковых отходов для изготовления тротуарного покрытия в жилых массивах поселка Аршалы Акмолинской области // Экологические проблемы в колледжах и школах: опыт проведения зеленых мероприятий : сб. мат. Междунар. науч.-практ. конф. 2023. С. 75–79. EDN OCZCPF.

8. Ухарцева И.Ю., Цветкова Е.А., Гольдаде В.А., Шаповалов В.М. Утилизация упаковочных материалов как основа экологической безопасности: традиционные материалы // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. 2021. Т. 11. № 2. С. 60–71. EDN SQQUFC.

9. Муминова О.А., Колесникова Л.А. Способы переработки полимерных отходов // Новые материалы и технологии для устойчивого развития : мат. III Междунар. науч. конф. 2024. С. 138–140. EDN GKYHOT.

10. Салихова Э.В., Сайфулин Р.М., Мурузина Е.В. Использование вторичного полимерного сырья при производстве строительных материалов // Развитие современной науки и технологий в условиях трансформационных процессов : сб. мат. XVII Междунар. науч.-практ. конф. 2023. С. 90–86. EDN ULYMVN.

11. Малютина М.С., Сергеева А.А. Современные технологии переработки полимерных отходов и проблемы их использования // Будущее науки: взгляд молодых ученых на инновационное развитие общества : сб. науч. ст. 2-й Всеросс. молодежной науч. конф. 2024. С. 146–149. EDN QONIQO.

12. Лапицкий С.А. Сравнительный анализ различных технологий переработки пластиковых отходов // Интеллектуальный потенциал молодых ученых как драйвер развития АПК : мат. Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и обучающихся. 2024. С. 270–273. EDN DXWZMA.

13. Ухарцева И.Ю., Бобрышева С.Н., Селюков И.В. Проблемы утилизации бытовых полимерных отходов: технология и экология. Часть 1. Рециклинг и биодеградация (обзор) // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого. 2024. № 4 (99). С. 28–42. DOI: 10.62595/1819-5245-2024-4-28-42. EDN KGOSED.

14. Ишин Л.А. Экологическое содержание перспектив утилизации полимеров: реализуемые и перспективные проекты // Вестник Южно-Российского государственного технического университета (НПИ). Серия: Социально-экономические науки. 2024. Т. 17. № 4. С. 182–193. DOI: 10.17213/2075-2067-2024-4-182-193. EDN ZFBJQU.

15. Виноградова Е.В., Мурзина О.Г., Тангиев А.М. Перспективы использования пластиковых отходов в строительстве // Инженерный вестник Дона. 2020. № 10 (70). С. 270–266. EDN ZTAADK.

16. Боревич Я.П. Различные методы переработки полимерных отходов и их применение в строительстве // Наука сегодня: технические и естественные науки : сб. мат. XXXVI Междунар. очно-заочной науч.-практ. конф. 2023. С. 101–104. EDN KJTWQJ.

17. Ajith A., Swapna M.S., Sankararaman S. Clay-plastic-biodegradable waste composite as low carbon construction material: A way to sustainable development // Construction and Building Materials. 2025. Vol. 488. P. 142151. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2025.142151. EDN AFGJFL.

18. Magbool H.M. Sustainability of utilizing recycled plastic fiber in green concrete : a systematic review // Case Studies in Construction Materials. 2025. Vol. 22. P. e04432. DOI: 10.1016/j.cscm.2025.e04432. EDN IWNSJU.

19. Saha S., Sau D., Hazra T. Economic viability analysis of recycling waste plastic as aggregates in green sustainable concrete // Waste Management. 2023. Vol. 169. Pp. 289–300. DOI: 10.1016/j.wasman.2023.07.023. EDN ATRRPZ.

20. Баруздин А.А., Закревская Л.В. Перспективы применения отходов полимеров в качестве заполнителей бетона // Техника и технология силикатов. 2024. Т. 31. № 3. С. 247–261. DOI: 10.62980/2076-0655-2024-247-261. EDN AYFQSM.

21. Jain A., Siddique S., Gupta T., Sharma R.K., Chaudhary S. Utilization of shredded waste plastic bags to improve impact and abrasion resistance of concrete // Environment, Development and Sustainability. 2020. Vol. 22. Issue 1. Pp. 337–362. DOI: 10.1007/s10668-018-0204-1. EDN GYOAWD.

22. Pasha M.Sh., Aslam M.F., Hamza M., Ali N.M., Jabbar I., Ahmed S., Abbasi H.K.Ja. Sustainable construction: Performance analysis of concrete incorporating E-waste plastic aggregates and silica fume // Construction and Building Materials. 2025. Vol. 474. P. 141103. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2025.141103. EDN CJUYAK.

23. Attia M.M., Elsadany R.A., Khalil M.H., Ahmed M., Baktheer A., Shawkya Sh.M.M. Physical and mechanical properties of concrete containing plastic tube fibers // Case Studies in Construction Materials. 2024. Vol. 21. P. e03809. DOI: 10.1016/j.cscm.2024.e03809. EDN KMOKWF.

24. Soharu A., Naveen B.P., Vaid K. Influence of using waste plastic as coarse aggregates-based sustainable concrete // Proceedings of the Institution of Civil Engineers — Waste and Resource Management. 2026. Vol. 179. Issue 1. Pp. 45–54. DOI: 10.1680/jwarm.25.00017

25. Guo Y.Ch., Li X.Mi., Zhang J., Lin J.X. A review on the influence of recycled plastic aggregate on the engineering properties of concrete // Journal of Building Engineering. 2023. Vol. 79. P. 107787. DOI: 10.1016/j.jobe.2023.107787. EDN EEGPUG.

26. Баруздин А.А., Шаронов Д.И., Прохоров С.В. Рециклинг полимерных отходов // Качество жизни: архитектура, строительство, транспорт, образование : сб. мат. III Междунар. науч.-практ. конф. 2025. С. 206–208. EDN HBFTBD.

27. Ковалев К.Ю., Монастырский Д.И. Использование переработанного пластика бутылок в строительстве // Современные проблемы экологии и промышленной безопасности : мат. IV Всеросс. науч.-техн. конф. 2025. С. 36–38. EDN TZORGG.

28. Альобаиди Д.А., Худяков А.В. Применение пластиковых отходов в качестве мелкого заполнителя в бетоне // Взгляд молодых на проблемы региональной экономики – 2018 : мат. Всеросс. открытого конкурса студентов вузов и молодых исследователей. 2018. С. 137–140. EDN YOJLED.

29. Hamada H.M., Al-Attar A., Abed F., Beddu S., Humada A.M., Majdi A. et al. Enhancing sustainability in concrete construction: A comprehensive review of plastic waste as an aggregate material // Sustainable Materials and Technologies. 2024. Vol. 40. P. e00877. DOI: 10.1016/j.susmat.2024.e00877. EDN ESWEUC.

30. Almohana A.I., Abdulwahid M.Ya., Galobardes I., Mushtaq Ja., Almojil S.F. Producing sustainable concrete with plastic waste : a review // Environmental Challenges. 2022. Vol. 9. P. 100626. DOI: 10.1016/j.envc.2022.100626. EDN HOYMHJ.

31. Проскурнин А.М., Жужома К.И., Афанасьев А.П. Использование пластиковых отходов в качестве строительных материалов // Актуальные вопросы современной науки и инноватики : сб. науч. ст. по мат. I Междунар. науч.-практ. конф. 2023. С. 290–294. EDN CHBTHG.

32. Сиков Н.Е., Серёгин А.И. Использование пластиковых отходов в качестве заполнителя в цементном растворе и приготовлении бетона // Инженерный вестник Дона. 2022. № 8 (92). С. 259–270. EDN OKBHDS.

33. Юркин Ю.В., Сиков Н.Е. Свойства и характеристики бетона и цементных растворов, содержащих пластмассовые отходы в качестве частичного заполнителя // Анализ и синтез сложных технических и технологических систем : сб. ст. Междунар. науч. конф. 2022. С. 26–28. EDN QRYGSV.

34. Алиев З.А. Вторичное использование пластиковых отходов в производстве строительных материалов // Аллея науки. 2020. Т. 1. № 8 (47). С. 38–41. EDN OJKTIJ.

35. Sofyan M., Parung H., Tjaronge M.W., Amiruddin Aa. Selected mechanical and physical properties concrete with polypropylene plastic Granule aggregate // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 1117. P. 012014. DOI: 10.1088/1755-1315/1117/1/012014. EDN UMULMS.

36. Ahmed S.N., Hamah Sor N., Ahmed M.A., Qaidi Sh.M.A. Thermal conductivity and hardened behavior of eco-friendly concrete incorporating waste polypropylene as fine aggregate // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 57. Pp. 818–823. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.02.417. EDN ESRTJN.

37. Naveen D.C., Naresh K., Keerthi Gowda B.S., Reddy G.M.S., Prasad C.D., Shanmugam R. Effects of polypropylene waste addition as coarse aggregates in concrete: experimental Characterization and Statistical analysis // Advances in Materials Science and Engineering. 2022. Vol. 2022. P. 7886722. DOI: 10.1155/2022/7886722. EDN CZBWDY.

38. Abu-Saleem M., Zhuge Y., Hassanli R., Ellis M., Rahman M., Levett P. Evaluation of concrete performance with different types of recycled plastic waste for kerb application // Construction and Building Materials. 2021. Vol. 293. P. 123477. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123477. EDN UYOLUR.

39. Karthik M., Ajey Kumar V.G., Keshava M. Study on behavior of concrete mixes using waste plastics as an alternative for coarse aggregates // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 822. Issue 1. P. 012011. DOI: 10.1088/1755-1315/822/1/012011. EDN ABUUFG.

40. Harihanandh M., Karthik P. Feasibility study of recycled plastic waste as fine aggregates in concrete // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 52. Pp. 1807–1811. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.11.459. EDN OPRFLK.

41. Belmokaddem M., Mahi A., Senhadji Ya., Pekmezci B.Y. Mechanical and physical properties and morphology of concrete containing plastic waste as aggregate // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 257. P. 119559. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119559. EDN FXXILR.

42. Park Ju.K., Kim D.J., Kim M.O. Mechanical behavior of waste fishing net fiber-reinforced cementitious composites subjected to direct tension // Journal of Building Engineering. 2021. Vol. 33. P. 101622. DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101622. EDN WKIORE.

43. Islam M.J. Comparative Study of Concrete with Polypropylene and Polyethylene Terephthalate Waste Plastic as Partial Replacement of Coarse Aggregate // Advances in Civil Engineering. 2022. Vol. 2022. P. 4928065. DOI: 10.1155/2022/4928065. EDN WJWIJG.

44. Alkraway A., Shereen Q.A., Salah Nasr M., Ali Hasan Z., Shubbar A. Improving the mechanical behavior of pervious concrete using polypropylene and waste rope fibers // Al-Qadisiyah Journal for Engineering Sciences. 2024. Vol. 17. Issue 1. Pp. 38–46. DOI: 10.30772/qjes.2024.146598.1114. EDN CEYPBC.

45. Suvidha Y., Jain S., Kumar C.A. Studies on partial replacement of waste high density polyethylene (HDPE) and polypropylene (PP) plastic with fine aggregate (FA) on mechanical, durability and thermal properties of M30 and M40 grade concrete // Discover Civil Engineering. 2024. Vol. 1. Issue 1. P. 8. DOI: 10.1007/s44290-024-00007-9. EDN BHORWT.

46. Małek M., Jackowski M., Łasica W., Kadela M. Characteristics of Recycled Polypropylene Fibers as an Addition to Concrete Fabrication Based on Portland Cement // Materials. 2020. Vol. 13. Issue 8. P. 1827. DOI: 10.3390/ma13081827. EDN BJQXFT.

47. Irlan A.O., Parung H., Tjaronge M.W., Caronge M.A. Mechanical, environmental, and cost evaluation of concrete using recycled polypropylene // Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 2025. Vol. 12. P. 101255. DOI: 10.1016/j.cscee.2025.101255. EDN WQKLTE.

48. Punitha V., Sakthieswaran N., Ganesh Babu O. Experimental investigation of concrete incorporating HDPE plastic waste and metakaolin // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 37. Pp. 1032–1035. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.06.288. EDN XRDWCZ.

49. Al-Osta M.A., Al-Tamimi A.S., Al-Tarbi S.M., Baghabra Al-Amoudi O.S., Al-Awsh W.A., Saleh T.A. Development of sustainable concrete using recycled high-density polyethylene and crumb tires: mechanical and thermal properties // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 45. P. 103399. DOI: 10.1016/j.jobe.2021.103399. EDN EAPHXU.

50. Liu T., Nafees A., khan Sh., Javed M.F., Aslam F., Alabduljabbar H. et al. Comparative study of mechanical properties between irradiated and regular plastic waste as a replacement of cement and fine aggregate for manufacturing of green concrete // Ain Shams Engineering Journal. 2022. Vol. 13. Issue 2. P. 101563. DOI: 10.1016/j.asej.2021.08.006. EDN ZQIOEL.

51. Radhi M.M., Khalil W.I., Shafeeq S. Flexural behavior of sustainable reinforced concrete beams containing HDPE plastic waste as coarse aggregate // Cogent Engineering. 2022. Vol. 9. Issue 1. DOI: 10.1080/23311916.2022.2127470. EDN HVVUJA.

52. Tamil Selvi M., Dasarathy A.K., Ponkumar Ilango S. Mechanical properties on light weight aggregate concrete using high density polyethylene granule // Materials Today: Proceedings. 2023. Vol. 81. Pp. 926–930. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.04.302. EDN OAUNKT.

53. Tamrin, Nurdiana Ju. The effect of recycled HDPE plastic additions on concrete performance // Recycling. 2021. Vol. 6. Issue 1. P. 18. DOI: 10.3390/recycling6010018. EDN IDYGGL.

54. Aocharoen Ya., Chotickai P. Compressive mechanical and durability properties of concrete with polyethylene terephthalate and high-density polyethylene aggregates // Cleaner Engineering and Technology. 2023. Vol. 12. P. 100600. DOI: 10.1016/j.clet.2023.100600. EDN UHJXLO.

55. Duraiswamy S., Neelamegam P., VishnuPriyan M., Alaneme G.U. Impact of plastic waste fiber and treated construction demolition waste on the durability and sustainability of concrete // Scientific Reports. 2024. Vol. 14. Issue 1. P. 27221. DOI: 10.1038/s41598-024-78107-w. EDN MXOSZX.

56. Abu-Saleem M., Zhuge Ya., Hassanli R., Ellis M., Rahman Md.M., Levett P. Impact Resistance and sodium sulphate attack testing of concrete incorporating mixed types of recycled plastic waste // Sustainability. 2021. Vol. 13. Issue 17. P. 9521. DOI: 10.3390/su13179521. EDN KELAMD.

57. Tudu Ch., Mohanty M., Mohapatra S.S., Nayak S. A systematic review exploring the feasibility of waste plastic as different constituents towards sustainable concrete // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 428. P. 136210. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2024.136210. EDN NKTIYG.

58. Musa A.E.S., Ahmed A., Ahmad S., Mohamed Kh., Al-Fakih A., Al-Osta M.A. Properties of concrete incorporating plastic wastes and its applications : a comprehensive review // Journal of Building Engineering. 2025. Vol. 101. P. 111843. DOI: 10.1016/j.jobe.2025.111843. EDN VXAJCE.

59. Almeshal I., Tayeh B.A., Alyousef R., Alabduljabbar H., Mustafa Mohamed A., Alaskar A. Use of recycled plastic as fine aggregate in cementitious composites : a review // Construction and Building Materials. 2020. Vol. 253. P. 119146. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119146. EDN DJKJNQ.

60. Abbas S.N., Qureshi M.I. Effect of recycled plastic aggregates on mechanical and durability properties of concrete : a review // Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy. 2025. Vol. 3. P. 100016. DOI: 10.1016/j.macse.2025.100016. EDN WBILND.

61. Bahij S., Omary S., Feugeas F., Faqiri A. Fresh and hardened properties of concrete containing different forms of plastic waste : a review // Waste Management. 2020. Vol. 113. Pp. 157–175. DOI: 10.1016/j.wasman.2020.05.048. EDN LYAGZQ.