Определение скрытых дефектов в перекрестноклееных плитах из древесины сосны (Pinus sylvestris L.). C. 143-153

УДК

691.113;624.048;674.051

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-2-143-153

Аннотация

Перекрестноклееная древесина – один из перспективных строительных материалов. Существующая отечественная нормативно-техническая база не регламентирует неразрушающий контроль качества, а также обследование и мониторинг технического состояния плит из такой древесины, при этом результаты практического применения основных методов неразрушающего контроля для этих целей ограниченно представлены в научной литературе. Цель работы заключается в оценке возможности и точности выявления скрытых дефектов в плитах из перекрестноклееной древесины акустическим методом и измерением сопротивления сверлению. Исследование проводили на образцах плит размером 100×100 мм, разной толщины, изготовленных из древесины сосны (Pinus sylvestris L.). Скрытыми дефектами являются полости внутри плит, пораженность гнилью заготовок для слоя, участки с отсутствием клеевой прослойки. Акустический неразрушающий контроль осуществляли велосиметрическим методом с использованием ультразвуковых приборов «Пульсар 2.2» и Pundit PL-200. Для получения профиля сопротивления сверлению по толщине плиты применяли мобильное устройство IML-RESI PD 400 со стандартными тонкими буровыми сверлами с диаметром режущей части 3 мм. В работе представлены результаты зонального акустического сканирования плит из перекрестноклееной древесины в виде контурных графиков, на которых отражены скорости ультразвукового сигнала по всей плоскости плиты, а также профили сопротивления сверлению в местах заложенных дефектов. На основании попарного сравнения медиан по U-критерию Манна–Уитни и законов распределений скоростей ультразвукового сигнала для плит толщиной 120 и 200 мм, по критерию Колмогорова–Смирнова (для плит 120 мм) установлено отсутствие статистически значимых различий между выборками. Скорость ультразвуковой волны 1400 м/с является граничным значением, характеризующим наличие внутреннего дефекта в плите. Было показано, что метод измерения сопротивления сверлению не дает возможности выявить присутствие или отсутствие клеевого шва в исследованных плитах. Зональное сканирование велосиметрическим методом и определение сопротивления сверлению позволяют визуально представить наличие внутренних дефектов в виде профилей сопротивления сверлению и контурных графиков скоростей.

Сведения об авторах

А.С. Королев*, канд. техн. наук; ResearcherID: JKI-0714-2023, ORCID: https://orcid.org/0009-0000-1370-1285
Е.С. Шарапов, д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: B-8151-2014, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6500-5377
Поволжский государственный технологический университет, пл. Ленина, д. 3, г. Йошкар-Ола, Россия, 424000; korolevas@volgatech.net*, sharapoves@volgatech.net, egoshin.o.s@mail.ru

Ключевые слова

акустический неразрушающий контроль, дефектоскопия, качество, обследование, перекрестноклееная древесина, резистограф, сопротивление сверлению

Для цитирования

Королев А.С., Шарапов Е.С., Егошин О.С. Определение скрытых дефектов в перекрестноклееных плитах из древесины сосны (Pinus sylvestris L.) // Изв. ву- зов. Лесн. журн. 2025. № 2. С. 143–153. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-2-143-153

Литература

1. Бирман А.Р., Локштанов Б.М., Соколова В.А., Сергеевичев А.В., Орлов В.В., Бачериков В.И., Фролов И.С. Методы определения участков с ядровой гнилью для обеспечения рационального раскроя хлыстов // Системы. Методы. Технологии. 2017. No 2 (34). С. 116–120. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2017-2-116-120
2. Королев А.С., Шарапов Е.С., Попов В.А. Оценка внутреннего состояния древесины в балках перекрытий методом измерения сопротивления сверлению // Вестн. гражданск. инженеров. 2023. No 5 (100). С. 21–30. https://doi.org/10.23968/1999-5571-2023-20-5-21-30
3. Чубинский А.Н., Тамби А.А., Теппоев А.В., Ананьева Н.И., Семишкур С.О., Бахшиева М.А. Физические неразрушающие методы испытания и оценка структуры древесных материалов // Дефектоскопия. 2014. No 11. С. 76–84.
4. Чубинский А.Н., Тамби А.А., Федяев А.А., Федяева Н.Ю., Кульков А.М. Направления использования физических методов контроля структуры и свойств древесины // Системы. Методы. Технологии. 2015. No 2 (26). С. 152–158.
5. Шарапов Е.С. Совершенствование методов и средств квазинеразрушающего контроля физико-механических свойств древесины и древесных материалов: дис. ... д-ра техн. наук. Архангельск, 2020. 340 с.
6. Brunetti M., Aminti G., Vicario M., Nocetti M. Density Estimation by Drilling Resistance Technique to Determine the Dynamic Modulus of Elasticity of Wooden Members in Historic Structures. Forests, 2023, vol. 14, no. 6, art. no. 1107. https://doi.org/10.3390/f14061107
7. Ceraldi C., Mormone V., Russo Ermolli E. Resistographic Inspection of Ancient Timber Structures for the Evaluation of Mechanical Characteristics. Materials and Structures, 2001, vol. 34, pp. 59–64. https://doi.org/10.1007/BF02482201
8. Concu G., Fragiacomo M., Trulli N., Valdés M. Non-Desctructive Assessment of Gluing in Cross-Laminated Timber Panels. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 2017, vol. 226, pp. 559–569 https://doi.org/10.2495/SDP170491
9. Dietsch P., Tannert T. Assessing the Integrity of Glued-Laminated Timber Elements. Construction and Building Materials, 2015, vol. 101, part 2, pp. 1259–1270. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.06.064
10. Faircloth A., Brancheriau L., Karampour H., Kumar C. Evaluation of Full-Sized and Thick Cross-Laminated Timber Using In-Line Non-Destructive Techniques. Wood Material Science and Engineering, 2023, vol. 19, iss. 3, pp. 660–673. https://doi.org/10.1080/17480272.2023.2286622
11. Gaspar F., Cruz H., Gomes A. Evaluation of Glue Line Shear Strength of Laminated Timber Structures Using Block and Core Type Specimens. European Journal of Wood and Wood Products, 2018, vol. 76, pp. 413–425. https://doi.org/10.1007/s00107-017-1217-4
12. Gsell D., Feltrin G., Schubert S., Steiger R., Motavalli M.M. Cross-Laminated Timber Plates: Evaluation and Verification of Homogenized Elastic Properties. Journal of Structural Engineering, 2007, vol. 133, no. 1, pp. 132–138. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)0733-9445 (2007)133:1 (132)
13. Imposa S., Mele G., Corrao M., Coco G., Battaglia G. Characterization of Decay in the Wooden Roof of the S. Agata Church of Ragusa Ibla (Southeastern Sicily) by Means of Sonic Tomography and Resistograph Penetration Tests. International Journal of Architechtural Heritage, 2014, vol. 8, iss. 2, pp. 213–223. https://doi.org/10.1080/15583058.2012.685924
14. Kloiber M., Frankeová D., Slížková Z., Kunecký J. Repair of Old Timber Log House Using Cavity Filling with Compatible Natural Materials. Buildings, 2023, vol. 13, no. 2, art. no. 550. https://doi.org/10.3390/buildings13020550
15. Kloiber M., Tippner J., Hrivnák J. Mechanical Properties of Wood Examined by Semi-Destructive Devices. Materials and Structures, 2014, vol. 47, pp. 199–212. https://doi.org/10.1617/s11527-013-0055-z
16. Machek L., Militz H., Sierra-Alvarez R. The Use of an Acoustic Technique to Assess Wood Decay in Laboratory Soil-Bed Tests. Wood Science and Technology, 2001, vol. 34, pp. 467–472. https://doi.org/10.1007/s002260000070
17. McGovern M., Senalik A., Chen G., Beall F.C., Reis H. Effect of Decay on Ultrasonic Velocity and Attenuation Measurements in Wood. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering: Sensors and Smart Structures Technologies for Civil, Mechanical, and Aerospace Systems, 2011, vol. 7981, art. no. 79810N. https://doi.org/10.1117/12.879057
18. Moya R., Tenorio C., Muñoz F. Ultrasound Velocity Mapping to Evaluate Gluing Quality in CLT Panels from Plantation Wood Species. Wood Science and Technology, 2021, vol. 55, pp. 681–696. https://doi.org/10.1007/s00226-021-01273-x
19. Nocetti М., Mannucci M., Brunetti M. Automatic Assessment of Insect Degradation Depth in Structural Solid Wood Elements by Drilling Resistance Measurements. Construction and Building Materials, 2023, vol. 366, art. no. 130273. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.130273
20. Oliveira J.T. da S., Wang X., Vidaurre G.B. Assessing Specific Gravity of Young Eucalyptus Plantation Trees Using a Resistance Drilling Technique. Holzforschung, 2017, vol. 71, no. 2, pp. 137–145. https://doi.org/10.1515/hf-2016-0058
21. Opazo-Vega A., Benedetti F., Nuñez-Decap M., Maureira-Carsalade N., Oyarzo-Vera C. Non-Destructive Assessment of the Elastic Properties of Low-Grade CLT Panels. Forests, 2021, vol. 12, no. 12, art. no. 1734. https://doi.org/10.3390/f12121734
22. Park C.Y., Kim S.J., Lee J.J. Evaluation of Specific Gravity in Post Member by Drilling Resistance Test. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 2006, vol. 34 (2), pp. 1–9.
23. Rinn F. Basics of Micro-Resistance Drilling for Timber Inspection. Holztechnologie, 2012, vol. 53, iss. 3, pp. 24–29.
24. Ross R.J., Pellerin R.F. Nondestructive Testing for Assessing Wood Members in Structures: A Review. General technical report FPL, GTR-70, 1994. 39 p. https://doi.org/10.2737/FPL-GTR-70
25. Sandoz J.L., Benoit Y., Demay L. Wood Testing Using Acousto-Ultrasonic. Proceedings of the 13th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood. Sopron, University of Western Hungary, 2000, pp. 97–104.
26. Sharapov E., Brischke C., Militz H., Smirnova E. Prediction of Modulus of Elasticity in Static Bending and Density of Wood at Different Moisture Contents and Feed Rates by Drilling Resistance Measurements. European Journal of Wood and Wood Products, 2019, vol. 77, pp. 833–842. https://doi.org/10.1007/s00107-019-01439-2
27. Steiger R., Gülzow A., Gsell D. Non Destructive Evaluation of Elastic Material Properties of Cross-Laminated Timber (CLT). Proceedings of the Conference COST E53. The Netherlands, Delft, 2008, pp. 29–30.
28. Zhang L., Tiemann A., Zhang T., Gauthier T., Hsu K., Mahamid M., Moniruzzaman P.K., Ozevin D. Nondestructive Assessment of Cross-Laminated Timber Using Non-Contact Transverse Vibration and Ultrasonic Testing. European Journal of Wood and Wood Products, 2021, vol. 79, pp. 335–347. https://doi.org/10.1007/s00107-020-01644-4

Ссылка на английскую версию:

Detection of Hidden Defects in Cross-Laminated Pine (Pinus sylvestris L.) Panels. С. 143-153