Анализ риска при отделке строительных изделий и конструкций лакокрасочными составами

Логанина Валентина Ивановна — Mon, 14 Apr 2014 08:55:43 +0000

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 r_i - риск, соответствующий i–му опасному событию
(2)
где q_i – вероятность появления неблагоприятного события;
h_i - 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 R_o. 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 q_i 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 R_o 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).

Таблица 1. Допустимая вероятность разрушения

Состояние окрашенной поверхности	Допустимая вероятность разрушения
Состояние окрашенной поверхности	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 q_пок и контактного слоя q_кон.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.

Таблица 2. Оценка риска, связанного с разрушением покрытия

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

Таблица 3. Оценка риска, связанного с разрушением контактного слоя

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

Таблица 4. Оценка риска, связанного с разрушением системы «покрытие-подложка»

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 r_i=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.

Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации» » carpet

Анализ риска при отделке строительных изделий и конструкций лакокрасочными составами