Актуализация межгосударственного стандарта «Плиты железобетонные предварительно напряженные для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем»

В мелиоративной практике нашли широкое применение облицовки из предварительно напряженных железобетонных плит. Используют их для облицовки открытых оросительных, обводнительных, энергетических, водопроводных, рыбоводных и других каналов, для крепления откосов земляных плотин, водобоев, рисберм, переходных участков в сооружениях и т. д. Принципиальное решение облицовки открытых каналов показано на рис. 1. Актуальность облицовки мелиоративных каналов с помощью сборных железобетонных плит подтверждается большим количеством научных работ [1–9] и патентов на изобретения [10–13] в этой области.

При строительстве ряда каналов (Большой Ставропольский, Куйбышевский, Саратовский, Большой Волгоградский и др.) широко использовались железобетонные предварительно напряженные железобетонные плиты марки ПКН.

Применение данных плит способствовало улучшению качества работ благодаря индустриализации, заводской технологии производства и контроля качества изделий. Общий вид облицовочных мелиоративных плит марки ПКН показан на рис. 2. Здесь плиты установлены с допускаемым отклонением от вертикали до 8° на боковые грани.

Относительно продольной оси русла канала различают два способа расположения облицовочных плит: поперечный (рис. 3) и продольный (рис. 4).

Однако сборные облицовки каналов оросительных систем имеют и недостатки. Большое число швов и стыков снижает со временем водонепроницаемость и эксплуатационные качества облицовки.

Статья [3] посвящена обоснованию способа ремонта облицовок откосов каналов из железобетонных плит при возникновении пустот под ними. В работе приводятся данные об устройстве крепления откосов каналов железобетонными плитами, о часто встречающихся повреждениях таких креплений, возникающих в результате размыва основания, что приводит к образованию таких дефектов облицовки мелиоративных каналов, как сползание плит и образование под ними пустот, к повреждению облицовки и значительному увеличению фильтрации, которая и без этого является основной статьей потерь при транспортировке оросительной воды [14]. Изложен оригинальный способ ремонта, заключающийся в подаче строительного раствора по трубопроводу с поверхности земли в пустоты под плитами крепления откосов, обоснованы его преимущества.

Для ремонта подобных повреждений и предотвращения смещения плит облицовки требуется набор операций, аналогичный работам по строительству каналов, то есть демонтаж части противофильтрационных одежд в месте образования пустот, восстановление планировки откосов и показателей грунтового основания, обработка грунтового основания гербицидами, восстановление пленочного экрана и монтаж сборных железобетонных плит [4, 6].

Рассмотрены и сопоставлены такие облицовочные материалы, как геомембрана, бентонитовые маты и бетонная облицовка в статье [7]. Изучено повышение эффективности и надежности оросительных каналов, исключение фильтрационных потерь воды за счет разработки и применения инновационных геосинтетических материалов при их реконструкции и ремонте. Определена возможность применения малой механизированной техники при проведении работ по очистке русла каналов, покрытых бетонным полотном от наносов.

В работе [2] определялась прочность железобетонных плит крепления откосов в нижних бьефах мелиоративных каналов на примере шлюза-регулятора на Большом Ставропольском канале. Установлено, что толщины плит, работающих в натурных условиях, достаточно. С учетом рекомендаций свода правил [15] определены нагрузки, действующие на железобетонную плиту покрытия откоса, и выполнены расчеты на прочность и трещинообразование, которые подтвердили, что принятые характеристики плит удовлетворяют требованиям обеспечения надежности [16].

Возможность замены стальной напряженной арматуры в железобетонных облицовочных плитах на стеклопластиковую рассмотрена в статье [1]. Композитная арматура обладает рядом преимуществ перед стальной. На примере показана возможность использования стеклопластиковой арматуры в качестве рабочей напряженной арматуры плиты. В реальном же проектировании вызывает сомнение решение вопроса по конструктивной адаптации результатов расчета в связи со сложностью при анкеровке данной арматуры в бетоне плиты, а также учете ее реальных деформативных особенностей.

Рассмотрев материалы исследований, приведенные в изученных статьях, с целью реализации возможности дальнейшего развития строительства и реконструкции мелиоративных сетей стран содружества и таможенного союза сотрудниками лаборатории тонкостенных и пространственных конструкций НИИЖБ им. А.А. Гвоздева выполнена работа по актуализации ГОСТ 22930-87 «Плиты железобетонные предварительно напряженные для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем. Технические условия» [17].

Структура нормативного документа актуализированной редакции составлена на основании требований ГОСТ 1.5-2001 [18].

Актуализированный межгосударственный стандарт содержит 9 разделов и 2 приложения. Стандарт распространяется на железобетонные предварительно напряженные плиты, изготовляемые из тяжелого бетона и предназначенные для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем:

– при глубине потока воды до 3 м включительно, максимальной высоте волны 0,5 м и отсутствии ледовых нагрузок;

– сооружаемых в нескальных грунтах при неагрессивной степени воздействия на железобетонные конструкции;

– сооружаемых в несейсмических районах, а также в районах с сейсмичностью до 8 баллов включительно;

– сооружаемых в районах с температурой наружного воздуха (средней наиболее холодной пятидневки) до минус 40 °С включительно.

Стандарт пересмотрен в обеспечение требований ГОСТ 13015-2012 [19], ГОСТ 26633-2015 [20], ГОСТ 27751-2014 [16], ГОСТ 31384-2017 [21].

ГОСТ 22930-87 [17] пересмотрен с учетом требований Федерального закона от 30.12.2009 № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [22], распространяется на железобетонные предварительно напряженные плиты, изготовляемые из тяжелого бетона и предназначенные для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем.

Целью пересмотра ГОСТ 22930-87 [17] является актуализация его положений в части технических условий на изготовление железобетонных предварительно напряженных плит для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем в связи с обновлением нормативной базы по проектированию и изготовлению железобетонных изделий.

При пересмотре ГОСТ 22930-87 [17] решены следующие задачи:

– откорректирована структура и положения стандарта в связи изменениями требований основополагающих стандартов (ГОСТ Р 1.5-2001 [18]);

– уточнены требования к правилам обеспечения единства измерений в Российской Федерации, установленным Федеральным законом от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» [23] и документами уполномоченных федеральных органов исполнительной власти.

При пересмотре стандарта назначен определенный уровень по морозостойкости и водонепроницаемости, указан класс бетона по прочности, гарантирующий обеспечение заданных морозостойкости и водонепроницаемости.

Кроме этого, одной из задач пересмотра межгосударственного стандарта [17] является также установление актуальных технических требований ГОСТ 34028-2016 [24].

В разработанной редакции стандарта пересмотрена его структура. Ряд пунктов прежней редакции стандарта исключен.

В разделе 1 «Область применения» уточнено, что плиты для покрытия открытых мелиоративных каналов являются сборными изделиями.

В разделе 2 «Нормативные ссылки» уточнен и дополнен перечень используемых стандартов.

В раздел 3 «Термины, определения» внесен ряд редакционных изменений.

Раздел 4 «Условные обозначения» поясняет структуру маркировки плит.

Раздел 5 «Форма и основные размеры» содержит требования к основным геометрическим параметрам плит.

Раздел 6 «Технические требования» содержит перечень конструктивных и технологических требований, предъявляемых стандартами и другими нормативными документами к плитам, а также к материалам и арматурным изделиям, используемым для плит.

Основные параметры бетона, представленные в табл. 1, назначены на основании требований к бетону изделий по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости с учетом класса среды эксплуатации в соответствии с требованиями ГОСТ 31384-2017 [21].

Определены значения фактических отклонений геометрических параметров плит, которые не должны превышать предельных, указанных в табл. 2.

Раздел 7 «Правила приемки» переработан в соответствии с ГОСТ 13015-2012 [19], требования при приемке плит определены и приведены в табл. 3.

В раздел 8 «Методы контроля» внесен ряд редакционных изменений. Представлены требования по испытанию плит, указаны контрольные нагрузки при испытании плит на прочность и трещиностойкость.

Раздел 9 «Маркировка, хранение и транспортирование» реструктурирован и сокращен.

В Приложении А (обязательном) в графической и табличной формах представлены марки и основные геометрические размеры плит.

В Приложении Б (обязательном) приведены схемы армирования предварительно напряженных плит. В связи с рассинхронизацией актуализации стандартов и сводов правил по проектированию и производству железобетонных изделий из текста Приложения Б исключены спецификации и выборки арматурной стали, содержащиеся в ГОСТ 22930-87 [17]. Изготовление арматурных элементов (каркасов, сеток и отдельных арматурных элементов при производстве железобетонных плит) следует выполнять по отдельным проектам на основании действующих на момент производства требований нормативной литературы. В актуализированном стандарте нет жесткой привязки между маркой плиты и расходом, а также диаметрами арматурной стали.

Актуализированная редакция стандарта одобрена и рекомендована к утверждению на заседании научно-технического совета НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство».

Ряд предложений о внесении изменений в актуализированный ГОСТ 22930-87 [17] касался уравнивания в возможности использования стандартов ГОСТ 8267-93 [25] и ГОСТ 32703-2014 [26]; ГОСТ 8736-2014 [27] и ГОСТ 32824-2014 [28] или ГОСТ 32730-2014 [29].

Железобетонные изделия, в частности плиты предварительно напряженные железобетонные для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем, в процессе эксплуатации подвергаются воздействию различных факторов (как внешних, так и внутренних): состав бетона и качество составляющих материалов, определяющие эксплуатационные свойства бетона (морозостойкость, водонепроницаемость), химический состав цемента (в частности – содержание C₃A, определяющее вероятность возникновения сульфоалюминатной коррозии при контакте с сульфатами; содержание щелочей и т. д.), содержание аморфного кремнезема в заполнителях, которые оказывают значительное влияние на их долговечность. При этом даже небольшие отклонения от нормируемых допусков в технологии производства железобетонных изделий, изменение химико-минералогического состава используемых материалов, а также ухудшение условий эксплуатации могут привести к значительному снижению долговечности.

Наблюдения за состоянием подобных железобетонных изделий позволили выявить, что разрушения могут вызываться процессами, возникающими внутри тела бетона при взаимодействии щелочей цемента с аморфным кремнеземом, содержащемся в заполнителе. Скорость процессов внутренней коррозии и вызываемых ею изменений структуры бетона может быть различной и зависит от ряда факторов: содержания щелочей в цементе, вида реакционноспособных составляющих в заполнителях, температурно-влажностных условий их твердения и эксплуатации.

В статье [30] представлено описание процесса внутренней коррозии бетона, возникающей при взаимодействии компонентов бетона без обменных реакций с внешней средой. Наиболее распространенным процессом внутренней коррозии является взаимодействие щелочей цемента и химических добавок с диоксидом кремния из состава заполнителей реакции щелочей с кремнеземом.

Требования к горным породам отражены в [25, п. 4.8.2]: «Щебень и гравий должны быть стойкими к воздействию окружающей среды. Щебень и гравий, предназначенные для применения в качестве заполнителей для бетонов, должны обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента. Стойкость щебня и гравия определяют по минералого-петрографическому составу исходной горной породы и содержанию вредных компонентов и примесей, снижающих долговечность бетона и вызывающих коррозию арматуры железобетонных изделий и конструкций».

Аналогичное указание есть в стандарте на песок [27, п. 4.2.14]: «Песок, обогащенный песок и фракционированный песок, предназначенные для применения в качестве заполнителей для бетонов, должны обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента». В ГОСТ 32730-2014 [29] и ГОСТ 32824-2014 [28] данные требования отсутствуют.

В ГОСТ 8269.0-97 [31, п. 4.22] установлены последовательные этапы по определению реакционной способности горной породы и щебня (гравия): «Реакционную способность (PC) горной породы, щебня (гравия) характеризуют наличием минералов, содержащих растворимый в щелочах кремнезем».

В связи с изложенным предложения по уравниванию в использовании стандартов [25, 27], стандарты [26, 28, 29] отклонены из-за того, что в них отсутствуют требования к материалам, гарантирующие обеспечение долговечности бетонных изделий, отвечающей требованиям ГОСТ 27751-2014 [16]. В качестве инертных заполнителей для бетона при изготовлении плит для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем следует использовать материалы по ГОСТ 8267-93 [25] и ГОСТ 8736-2014 [27].

Авторы выражают уверенность в том, что актуализированный ГОСТ 22930 будет способствовать качественному проектированию и изготовлению надежных и долговечных предварительно напряженных железобетонных плит для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем.

Приказом № 869-ст от 12 августа 2025 года Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии [32] ГОСТ 22930-2025 «Плиты железобетонные предварительно напряженные для облицовки оросительных каналов мелиоративных систем. Технические условия» вводится в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2026 года.