Адгезивная прочность клеевого соединения древесины с арматурой из отработанных полотен ленточных пил

Введение. В связи с высокими объемами производства пиломатериалов в Российской Федерации возникает проблема по утилизации отработанных полотен ленточных пил (ОПЛП), срок службы которых составляет 20–500 часов. Одним из способов её решения является использование ОПЛП в качестве материала для армирования элементов из древесины. Такое решение способствует снижению стоимости «в деле» таких конструкций за счёт удешевления армирующего материала. Настоящая работа посвящена исследованию адгезионной прочности клеевого соединения ОПЛП с древесиной.

Материалы и методы. Исследования адгезивной прочности клеевого соединения «древесина–арматура» представляли собой сравнительный анализ результатов испытания образцов с включением ОПЛП, а также стержней стальной и композитной арматуры. Армирующие элементы были вклеены в заготовки из древесины сосны с применением клеевой композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 (отвердитель — полиэтиленполиамин, наполнитель — кварцевый песок, пластификатор — дибутилфталат). Испытания выполнялись на выдергивание с помощью машины РЭМ-100 при скорости 5 мм/мин. Статистическая обработка результатов эксперимента включала расчет среднего значения разрушающей нагрузки для каждой группы образцов, а также дисперсии, стандартного отклонения и коэффициента вариации.

Результаты исследования. Деревянные образцы с вклеенными ОПЛП показали высокую прочность соединения «древесина–арматура», близкую к образцам со стальной арматурой с разницей значений около 4 % и значительно превышающую прочность образцов с композитной арматурой — до 20%.

Обсуждение и заключение. Клеевое соединение древесины с армирующими элементами из ОПЛП обладает достаточно высокой адгезионной прочностью, близкой к прочности образцов со стальной арматурой. Таким образом, использование ОПЛП в качестве материала для армирования деревянных элементов и конструкций является целесообразным и эффективным способом повышения эксплуатационных качеств несущих конструкций из древесины. Кроме того, такое решение позволит решить проблему по утилизации ОПЛП, а также несколько снизить стоимость армированных деревянных конструкций (АДК) «в деле» за счёт низкой стоимости армирующего материала.

1. Рощина С.И. Армирование — эффективное средство повышения надежности и долговечности деревянных конструкций. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2008;2:71–74. URL: https://lesnoizhurnal.ru/issuesarchive/?ELEMENT_ID=694 (дата обращения: 22.10.2025).

2. Мартынов В.А., Мясников Д.О., Рощина С.И. Исследование прочности и деформативности клееных деревянных балок с ламелями из термически поврежденной древесины сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на основе планирования эксперимента. Лесотехнический журнал. 2024;14(1):170–189. https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2024.1/10

3. Gribanov AS, Rimshin VI, Roshchina SI Experimental Investigations of Composite Wooden Beams with Local Wood Modification. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;687:033039. https://doi.org/10.1088/1757-899X/687/3/033039

4. Kula K, Socha T Renovation and Strengthening of Wooden Beams with CFRP Bands Including the Rheological Effects. Civil and Environmental Engineering Reports. 2016;22(3):93–102. https://doi.org/10.1515/ceer-2016-0038

5. Corradi М, Speranzini E, Borri А, Vignoli А In-Plane Shear Reinforcement of Wood Beam Floors with FRP. Composites Part B: Engineering. 2006;37(4–5):310–319. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2005.11.003

6. Rescalvo FJ, Valverde-Palacios I, Suarez E, Gallego А Experimental Comparison of Different Carbon Fiber Composites in Reinforcement Layouts for Wooden Beams of Historical Buildings. Materials. 2017;10(10):1113. https://doi.org/10.3390/ma10101113

7. Попова, М. В., Тужилова М.В., Репин В.А. Напряженное состояние балок с раскосной перфорацией. Международная конференция по физике материалов, строительным конструкциям и технологиям в строительстве, промышленной и производственной инженерии. 2024;141–147. https://mcp.vlsu.ru/index.php?id=archive

8. Крицин А.В., Лихачева С.Ю., Любов Д.М., Тихонов А.В. Анализ методов расчета деревянных изгибаемых элементов, усиленных углеродным волокном. Региональная архитектура и строительство. 2014;4:97–104. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=22831599 (дата обращения: 22.10.2025).

9. Rahimi M, Davoodi MR, Nematzadeh M. A Comparative Study between Beam and Pull-Out Tests on Bond Behavior of Ribbed GFRP Bar in Concrete Conforming to RILEM Standards. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2025;(25)37. https://doi.org/10.1007/s43452-024-01095-1

10. Карельский А.В., Журавлева Т.П., Лабудин Б.В. Испытание на изгиб деревянных составных балок, соединенных металлическими зубчатыми пластинами, разрушающей нагрузкой. Инженерно-строительный журнал. 2015;2(54):77–85. https://doi.org/10.5862/MCE.54.9

11. Klyuev SV, Lobov DM Deformativity of Wooden Beam Structures Strengthened of External Reinforcement of Composite Materials Based on Carbon Fiber. Industrial and Civil Construction 2022. Lecture Notes in Civil Engineering. 2022;436. https://doi.org/10.1007/978-3-031-44432-6_25

12. Кавелин А.С., Тютина А.Д., Нуриев В.Э., Колтакова В.А. Армирование деревянных конструкций. Инженерный вестник Дона. 2019;8(59):44. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n8y2019/6156 (дата обращения: 22.10.2025).

13. Пятницкий А.А., Крутик С.А., Журенкова М.А. Возможности использования композиционных материалов на основе углепластика в деревянных конструкциях. Научно-технический вестник Поволжья. 2013;3:241–245. URL: https://www.ntvprt.ru/ru/archive-vypuskov (дата обращения: 22.10.2025).

14. Cagnoni A, D’Antino T, Pisani MA Adhesive Choice for Near-Surface-Mounted Reinforcement of Wooden Beams in Historical Buildings. Materials and Structures. 2025;(58)176. https://doi.org/10.1617/s11527-025-02700-2

15. Aniza R, Petrissans A, Petrissans М Multifunctional Nanotechnology Application for Wood Properties Enhancement: Adhesive and Coating. Nanomaterials Additives in Bioadhesives for Wood Composites. https://doi.org/10.1007/978-981-96-3400-2_6

16. Орлов А.О., Лабудин Б.В., Морозов В.С. Исследование прочности и жесткости коннектора с клеем и нагелем. Вестник Поволжского государственного технологического университета. 2019;4(12):95–101. https://doi.org/10.25686/2542-114X.2019.4.95

17. Sundukov SK Preparation of an Epoxy Glue by Ultrasonic Treatment. Polymer Science, Series D 2024;(17):252–258. https://doi.org/10.1134/S1995421224700424

18. Георгиев С.В., Маилян Д.Р., Соловьева А.И. Новый метод усиления железобетонных сжатых колонн, основанный на использовании бетона и композита. Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий. 2022;1(2):4–12. https://doi.org/10.23947/2949-1835-2022-1-2-4-12

19. Георгиев С.В., Соловьева А.И., Маилян Д.Р. Изменение относительных деформаций в композитных материалах центрально сжатых железобетонных стоек. Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий. 2022;1(3):24–34. https://doi.org/10.23947/2949-1835-2022-1-3-24-34

20. Фадеев Р.Н., Лисятников М.С. Развитие области применения модифицированной древесины в комбинированных клееных деревянных конструкциях. В: Сборник трудов V Международной научно-технической конференции по физике материалов, строительным конструкциям и технологиям в строительстве, промышленной и производственной инженерии (MPCPE-2024). Владимир: АРКАИМ; 2024:230–236. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=69150633 (дата обращения: 22.10.2025).

21. Khitrov EG, Birman AR, Ugryumov SA. Calculating the Load-Bearing Capacity of Prestressed Wooden Beams. Polymer Science, Series D. 2023;(16):836–839. https://doi.org/10.1134/S1995421223040147

22. Муселемов Х.М., Устарханов О.М., Калиева М.Х., Манапов Р.М. Исследования клееных армированных деревянных конструкций. Наука в цифрах. 2016;1:10–13. https://doi.org/10.21661/r-114936

23. Блохина Н.С., Галкин А.Г. Компьютерный анализ пространственной работы балок из древесины, армированных поперечной арматурой. Инновации и инвестиции. 2016;10:216–218.

24. Padilha TM, Meneghetti EM, Reis ED. Assessment of Glued Laminated Timber Beams Reinforced with Steel Bars under Bending at High Temperatures. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2025;(47)611. https://doi.org/10.1007/s40430-025-05901-6

25. Guardigli L Comparing the Environmental Impact of Reinforced Concrete and Wooden Structures. Eco-efficient Construction and Building Materials. 2014;407–433. https://doi.org/10.1533/9780857097729.3.407