Важнейшей задачей управления качеством лакокрасочных покрытий является оценка вероятности того или иного вида отказа, знание которой позволит прогнозировать стойкость покрытия к различным внешним воздействиям, планировать процессы нанесения покрытий с учётом предварительной оценки в лабораторных условиях, осуществлять эффективные корректирующие мероприятия, направленные на повышение тех показателей качества, которые определяют наиболее вероятный отказ.
Одним из основных направлений, развивающихся в последнее время, является технология менеджмента риска, позволяющая решить целый ряд задач, связанных с выбором наиболее экономически выгодного варианта, минимизацией последствий чрезвычайных ситуаций [1,2]. В соответствии с ГОСТ Р 51901.1 анализ риска является элементом менеджмента риска, который включает действия по анализу, оценке и снижению риска. Внедрение менеджмента риска позволит провести дать оценку риска и создаст основу для разработки требований к назначению допустимых рисков.
Метод структурной схемы надежности (ГОСТ Р 51901.14-2005) является одним из методов, часто используемых при анализе рисков технических и технологических систем. Общие принципы оценки риска технологических систем регламентированы ГОСТ Р 51901-2002 “Управление надежностью. Анализ риска технологических систем”. Метод позволяет строить модели технической и технологической систем и оценивать вероятности возможных благоприятных и неблагоприятных событий.
Количественную оценку риска определяют по формуле
(1)
где ri - риск, соответствующий i–му опасному событию
(2)
где qi – вероятность появления неблагоприятного события;
hi - последствие i–го неблагоприятного события;
В общем случае вероятность и последствия
являются функциями времени, а, следовательно, и риск зависит от времени.
Алгоритм оценки риска предусматривает сравнение риска объекта R с величиной допустимого риска Ro. Однако анализ научно-технической и нормативной документации свидетельствует, что отсутствуют сведения о величине допустимого риска для лакокрасочных покрытий, эксплуатирующихся в различных климатических регионах. В связи с этим возникает необходимость создания банка данных о допустимых рисках покрытий.
Структурную схему надежности защитно-декоративных покрытий можно представить как комбинацию последовательно соединенных трех элементов, в качестве которых выступает собственно покрытие, контактный слой и подложка (штукатурка)[3]. Таким образом, количественная оценка риска может быть определена как
(3)
Так как отказ технической системы «покрытие-подложка» наступает уже вследствие потери функциональных свойств лакокрасочных покрытий или контактного слоя, то при расчете риска технической системы не учитывалось разрушение подложки. Отказ покрытия наступает вследствие потери им декоративных и защитных свойств, а отказ контактного слоя – при отслаивании покрытия. Отказ объекта (защитно-декоративное покрытие – подложка) наступает при отказе любого элемента, т.е. покрытия или контактного слоя, либо при одновременном отказе. Вероятность отказа объекта может быть определена по выражению
(4)
Для определения допустимого значения qi для покрытия и контактного слоя при оценке последствий неблагоприятных событий исходили из стоимости ремонта ранее окрашенных поверхностей в соответствии с Тер 81-04-62-2001 для Пензенской области. В соответствии с данными, приведенными в ТЕР-62 “Малярные работы”, стоимость ремонтных малярных работ вододисперсионной краской составляет с расчисткой старой краски до 10% -1536,41 руб (на 100м2), до 35% -1753,53руб, более 35% – 1913,48руб.
При расчете величины допустимого риска Ro исходили из следующих соображений. Срок службы защитно-декоративного покрытия с надежностью составляет 5 лет (на примере вододисперсионной акриловой краски). Следовательно, вероятность того, что покрытие разрушится, составляет 1-.
Надежность объекта с гарантированным сроком службы должна быть разная в зависимости от ее состояния. Нам представляется, что если надежность срока службы покрытий составляет =0,9, то возможно разрушение до 10% окрашенной поверхности с вероятностью 0,1; если надежность составляет =0,95, то возможно разрушение до 35% окрашенной поверхности с вероятностью 0,05; если надежность составляет -0,99, то возможно разрушение более 35% окрашенной поверхности с вероятностью 0,01.
Исходя из (4), были рассчитаны допустимые вероятности разрушения покрытия и контактного слоя при различных состояниях окрашенной поверхности (табл.1).
Состояние окрашенной поверхности |
Допустимая вероятность разрушения
|
|
покрытия
|
Контактного слоя
|
|
Разрушение до 10% поверхности |
0,068
|
0,032
|
Разрушение до 35% поверхности |
0,033
|
0,017
|
Разрушение > 35% поверхности |
0,0067
|
0,0033
|
При расчете величины допустимой вероятности разрушения исходили из результатов осмотра состояния окрашенной поверхности фасадов зданий и собственных исследований, которые показали, что разрушение покрытий наступает в начале вследствие потери декоративных свойств, а затем уже защитных (отслаивания)[4]. Нами приняты значения соотношения между вероятностями разрушения собственно покрытия qпок и контактного слоя qкон.сл. как 1:2.
Полученные допустимые значения вероятностей нами были применены при анализе разрушения покрытий в процессе замораживания-оттаивания. Окрашенные вододисперсионной акриловой краской образцы цементно-песчанного раствора подвергали попеременному замораживанию-оттаиванию. В процессе испытаний при осмотре окрашенной поверхности были зафиксированы следующие виды дефектов: растрескивание, отслаивание, сморщивание, меление, потеря блеска покрытий[5].
Оценка риска разрушения покрытий и контактного слоя приведена в табл.2-3.
Вид покрытия
|
Площадь разрушения
|
Вероятность разрушения
|
||
Циклы испытаний
|
||||
5
|
10
|
15
|
||
На основе вододисперсионной акриловой краски |
До10%
|
0
|
0
|
0,6/0,48
|
До35%
|
-
|
-
|
-
|
|
>35%
|
-
|
-
|
-
|
|
На основе краски ПФ-115 |
До10%
|
-
|
-
|
0,15/0,0952
|
До35%
|
0,11/0,09287
|
0,125/0,1055
|
0,14/0,11816
|
|
>35%
|
-
|
![]() |
0,71/0,71
|
|
На основе масляной краски МА-15 |
До10%
|
-
|
-
|
-
|
До35%
|
-
|
-
|
-
|
|
>35%
|
-
|
-
|
-
|
Примечание. Над чертой приведены значения вероятности появления разрушения, под чертой – значения риска, связанного с разрушением покрытий
Вид покрытия
|
Площадь разрушения
|
Вероятность разрушения/риск разрушения
|
||
Циклы испытаний
|
||||
5
|
10
|
15
|
||
На основе вододиспер-
сионной акриловой |
До10%
|
0
|
0,1/0,080189
|
0,3/0,240567
|
До35%
|
0
|
0
|
0
|
|
>35%
|
0
|
0
|
0
|
|
На основе краски ПФ-115
|
До10%
|
0
|
0
|
0
|
До35%
|
0
|
0
|
0
|
|
>35%
|
0
|
0
|
0
|
|
На основе масляной МА-15
|
До10%
|
0
|
0
|
0
|
До35%
|
0
|
0
|
0
|
|
>35%
|
0
|
0
|
0
|
Примечание. Над чертой приведены значения вероятности появления разрушения, под чертой – значения риска, связанного с разрушением контактного слоя
Вид покрытия
|
Циклы испытаний
|
Риск R
|
На основе вододисперсионной краски |
5
|
0
|
10
|
0,080
|
|
15
|
0,72
|
|
На основе краски ПФ-115 |
5
|
0,09287
|
10
|
0,1055
|
|
15
|
0,71
|
|
На основе масляной краски МА-15 |
5
|
0
|
10
|
0
|
|
15
|
0
|
Анализ данных, приведенных в табл.2-4, свидетельствует, что после 15 циклов замораживания-оттаивания наибольший риск, связанный с разрушением поверхности до 10%, характерен для покрытий на основе вододисперсионной краски, значение риска составляет ri=0,48, а с разрушением поверхности более 35% – для покрытий на основе краски ПФ-115. Анализ значений вероятностей разрушения и рисков свидетельствует, что разрушение начинается с поверхности покрытий. Вероятность разрушения контактного слоя для покрытий на основе масляной МА-15 и алкидной ПФ-115 красок составляет 0%, для покрытий на основе вододисперсионной краски с разрушением до 10% поверхности 0,1 (после 10 циклов) и 0,3 (после 15 циклов).
Риск, связанный с разрушением системы «покрытие на основе краски ПФ-115-подложка» и «покрытие на основе вододисперсионной краски – подложка» практически одинаков и составляет после 15 циклов испытаний R=0,71-0,72 (табл.4).
Анализ данных, приведенных в табл.2-3, свидетельствует, что после 15 циклов замораживания-оттаивания вероятность разрушения собственно покрытия и контактного слоя превышает допустимое значение, составляющее, как уже отмечалось выше, соответственно 0,068 и 0,032. Вероятность разрушения контактного слоя с разрушением до 10% поверхности 0,1 (после 10 циклов) и 0,3 (после 15 циклов), что значительно больше допустимого значения.
Уменьшить риск, связанный с разрушением системы «покрытие на основе вододисперсионной краски – подложка», можно за счет повышения прочности сцепления покрытия с подложкой, что снизит риск, связанный с разрушением контактного слоя[6].
Предлагаемый подход позволяет выбрать оптимальный вариант технической системы, минимизировать экономические затраты в процессе эксплуатации, что в целом будет способствовать повышению конкурентоспособности отделки строительных изделий и конструкций.
Библиографический список
- ГОСТ Р 51901.1-2002 «Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем»
- ГОСТ Р 51897-2002 «Менеджмент риска. Термины и определения».
- ГОСТ Р 51901.14-2005 «Менеджмент риска. Метод структурной схемы надежности».
- Логанина В.И., Карпова О.В. Закономерности разрушения покрытий цементных бетонов// Жилищное строительство.-1997. – N3
- Логанина В.И., Карпова О.В. Кинетика разрушения адгезии покрытий наружных стен// Жилищное строительство.-1997. – N1
- Логанина В.И..Черячукин В.В. Взаимосвязь долговечности защитно-декоративных покрытий цементных бетонов наружных стен зданий со структурой цементной подложки // Известия вузов. Строительство. –1995. – № 10