基于贝叶斯网络的再生砂粉全生命周期风险评估.pdf
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1、Jun.2023Journal of EnggManagement2023年0 6 月No.3Vol.37第3 7 卷第3期理报程学管基于贝叶斯网络的再生砂粉全生命周期风险评估马旭,王新祥,陈阳(广东省建筑科学研究院集团股份有限公司,广东广州510 50 0,E-mail:m a x u T U D 16 3.c o m)摘要:再生砂粉工程应用有效降低了建筑业碳排放。为了科学有效地进行再生砂粉工程应用的质量管理,在全生命周期理论视角下,采用文献检索、网络问卷与专家访谈相结合的方法对再生砂粉全生命周期的风险因素进行识别并打分,确立了再生砂粉风险评价指标体系。并运用贝叶斯网络模型,构建建筑砂粉全生
2、命周期风险评估模型,得到再生砂粉质量风险因素的发生概率和致因路径,为再生砂粉全生命周期质量管理提供了新的思路和方法。关键词:再生砂粉;贝叶斯网络;全生命周期;风险中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:16 7 4-8 8 59(2 0 2 3)0 3-10 8-0 6D0I:10.13991/ki.jem.2023.03.019Life Cycle Risk Assessment of Reclaimed Sand PowderBased onBayesian NetworkMAXu,WANGXinxiang,CHENYang(Guangdong Provincial Academy
3、of Building Research Group Co.Ltd.,Guangzhou 510500,China,E-mail:maxuTUD)Abstract:The engineering application of reclaimed sand powder effectively reduces the carbon emissions of the constructionindustry.To scientifically and effectively carry out the quality management of the engineering applicatio
4、n of recycled sand andpowder,this study uses the method of literature retrieval,network questionnaire,and an expert interview to identify and score therisk factors of the whole life cycle of recycled sand and powder from the perspective of the whole life cycle theory.Then,this studyestablishes the r
5、isk assessment index system of recycled sand and powder,and uses Bayesian network model to build the riskassessment model of the whole life cycle of building sand and powder.The occurrence probability and causative path of the qualityrisk factors of recycled sand powder are obtained,which provides a
6、 new idea and method for the whole life cycle qualitymanagement of recycled sand powder.Keywords:reclaimed sand powder;bayesian network;whole life cycle;risk据统计,全球每年建筑废弃物的产量约占30亿左右,其中中国每年产生的建筑废弃物总量约为20亿左右,占城市垃圾总量的比例为30%40%,建筑废弃物的环境问题日益凸显,建筑废弃物正逐渐占据人类有限的生存空间,“垃圾围城”现象严重。为妥善处理建筑废弃物对可持续发展的影响,人们开始探索建筑废弃物
7、资源化利用,将建筑废弃物转化成再生集料和微粉在工程中应用的。在废弃物粉料方面,李琴等2 和孙岩等3 研究发现通过掺人一些化学激发剂可以提高建筑废弃物粉料的潜在活性。汪振双等4 则运用生命周期评收稿日期:2 0 2 3-0 3-31.基金项目:国家重点研发计划项目(2 0 2 0 YFC1909905)价法,基于功效系数法与混凝土重复再生利用的环境影响分配,得出混凝土最佳重复再生次数。艾洪祥等5 研究了再生细集料的掺量和颗粒级配对混凝土工作性能、力学性能、抗冻性能和耐久性能的影响。程丽红等6 探究再生砂取代率及养护龄期对再生砂水泥砂浆力学性能的影响,认为加人适量的再生砂不仅可以提高抗压强度,同时
8、还能加强抗折强度。但是如果加人的再生砂过多,则反而会影响到水泥砂浆本身的力学性能。Markssuel等7 发现与天然骨料(NA)相比,再生骨料(RA)降低了混凝土的新鲜和硬化性能,但是当更换水平保持在30%时,这些减少通常可以忽略不计。Ferriz-Papi等8 提出了一种简单的建筑和拆除混合废物回收骨料109旭,等:基于贝叶斯网络的再生周期风险评估第3期分类方法,以确定其在骨料的潜在低价值和高价值用途方面的质量,进而达到根据其质量选择合适的再利用应用的目的8 。可以看出,目前我国对再生砂粉的研究主要集中在利用再生砂和再生微粉来替代天然集料的工程技术应用研究中9 。但鲜少有研究关注于对再生砂粉
9、全生命周期的风险进行分析与管控,由于利用再生砂粉制备再生混凝土涉及到生产、制备、运输、浇筑等多个环节,每个环节中又存在着多方的利益相关主体,再生砂粉质量影响因素众多10 。如何在全生命周期视角下,识别出再生砂粉各阶段的质量风险,进行质量风险评估,对于建筑砂粉质量管理至关重要1。因此,本文在构建建筑再生砂粉全生命周期风险评价指标体系的基础上,运用贝叶斯网络构建建筑再生砂全生命周期风险评价模型,通过对专家打分确定相关参数,最终得出建筑再生砂粉全生命周期各阶段,贝叶斯网络各个节点的风险概率及该节点的质量风险等级分布状况,识别出模型中的风险因素对建筑再生砂粉质量的影响。并根据研究结果可采取防范风险措施
10、加强建筑砂粉全生命周期质量管理。1再生砂粉全生命周期风险识别基于全生命周期理论,将建筑再生砂粉全生命周期过程分为废弃物来源阶段、废弃物运输阶段、破碎分选阶段、再生砂粉运输阶段、再生砂粉制品制备阶段、再生砂粉制品运输阶段和再生砂粉制品应用阶段等7 个阶段。风险因素识别首先要明确风险识别的具体范围,结合实际情况选择合适的识别方法,对各项符合要求的风险指标进行梳理分类,构建合理的评价指标体系,并利用这一评价体系来展开调查评估。基于所确定的再生砂粉全生命周期风险评价指标体系如表1所示。2再生砂粉全生命周期风险评价2.1贝叶斯网络模型2.1.1风险因素等级划分在进行质量风险等级划分时,需从该质量风险发生
11、的概率及发生时对再生砂粉质量的影响程度两个维度进行综合考虑(见表2)。本文在综合考虑风险的影响程度与发生概率后,采用风险转移矩阵法将再生砂粉全生命周期质量风险因素划分为R1、R2、R3等3个等级,如图1所示。表1再生砂粉风险评价指标体系号引证阶段指标体系具体描述文献废弃A1废弃混凝土含杂质较多含泥较多;砖块等混杂13 物来A2废弃混凝土混放种类差异;强度等级差异57源阶A3废弃混凝土含有害物质含氯盐;含硫酸盐段A4废弃混凝土信息未登记强度等级未登记;服役环境未登记;种类未登记;拆除地点未登记A5操作人员对废弃物的未有效分离废弃物;识别辩别能力不准确、识别错误等其他原因A6废弃混凝土无法满足建筑
12、废弃物场地分散;拆持续供应迁量减少A7建筑物拆除的影响噪音影响;粉尘影响;拆除对周边建筑物的影响A8利益相关方诚信风险有意隐满;相关方监督;公众监督废弃B1废弃混凝土乱排与运建筑废弃物乱排;运输路46物运输路线违规线违规911 输阶B2运输信息漏报与错报运输起始地点;运输重量段B3运输过程中可能造成粉尘;噪音的环境污染B4运输距离过远路面破坏;运输成本;车辆保养、维修成本B5利益相关方诚信风险有意隐满;相关方监督;公众监督破碎C1再生砂性能(出厂)颗粒级配、微粉含量、泥3分选块含量、有害物质含量、5 8 阶段再生胶砂需水量比1214 C2再生微粉性能(出厂)细度、需水量比、活性指数、氯离子含量
13、C3破碎工艺及流程出料率;再生砂性能稳定性;再生微粉性能稳定性C4破碎设备性能维修频率;维修成本;设备能耗C5设备操作人员未持证上岗;未能正确操作;不爱护设备C6利益相关方诚信风险有意隐满;相关方监督;公众监督再生D1再生砂运输路线违规交通影响;路面破坏110 砂粉D2再生微粉运输路线违规交通影响;路面破坏11运输D3运输信息漏报与错报运输起始地点;运输重量阶段D4运输过程中可能造成粉尘;噪音的环境污染D5运输距离过远再生微粉受潮;路面破坏;运输成本;车辆保养、维修成本D6利益相关方诚信风险有意隐满;相关方监督;公众监督再生E1再生砂性能(进场)颗粒级配;微粉含量;泥14 16 砂粉块含量;有
14、害物质含量;1820制品再生胶砂需水量比制备E2再生微粉性能(进场)细度;需水量比;活性指阶段数;氯离子含量E3再生砂的贮存不同品质混放;含水率不稳定E4再生微粉的储存不同品质混放;受潮E5再生砂粉制品性能力学性能;工作性能E6制品制备设备及工艺设备稳定性;质量实时监测;质量实时调控E7人为因素影响未持证上岗;配合比设计错误;设备操作失误;制品质量监控缺失E8利益相关方诚信风险有意隐满;相关方监督;公众监督110:第37 卷报理程学管续表1号引证阶段指标体系具体描述文献再生F1再生砂粉制品运输质量再生砂粉混凝土的落110砂粉度损失;预制构件损坏11制品F2运输信息漏报与错报运输起始地点;运输重
15、量运输F3运输过程中可能造成龙粉尘;噪音阶段的环境污染F4运输距离过远路面破坏;运输成本;车辆保养、维修成本F5禾利益相关方诚信风险有意隐满;相关方监督;公众监督再生G1再生砂粉制品质量力学性能、耐久性能、使1 7 砂粉用性能、其他性能1317 制品G2再生砂粉制品信息漏使用工程、使用部位、使应用报与错报用环境阶段G3再生砂粉制品施工工艺施工设备、施工步骤、施工监管G4再生砂粉制品储存储存时间、储存方式、储存环境G5购买意愿认为再生制品品质低;认为再生制品影响健康G6政策支持税收补贴;纳入政府采购G7利益相关方诚信风险有意隐满;相关方监督;公众监督表2再生砂粉全生命周期质量风险因素分值表分值1
16、2345风险影响程度几乎无影响影响较小一般较严重影响严重风险发生概率几乎不发生较少发生一般较频繁频繁发生5R2R2R3R3R34R2R2R2R3R33R1R2R2R2R3风险影响程度2R1R1R2R2R2一R1R1R1R2R2012345风险发生概率图1再生砂粉全生命周期质量风险因素等级划分(1)一级风险(R1)。表示在操作过程中发生风险的可能性很低,或者是在爆发风险时,对再生砂粉本身的影响程度较低,最终造成的后果在承受范围内。(2)二级风险(R2)。表示在操作过程中存在一定风险,但尚且达不到严重程度,或者当风险爆发之后所造成的伤害一般。(3)三级风险(R3)。表示在操作过程中发生风险的可能性
17、很高,且一旦爆发风险后,对再生砂粉造成的伤害十分严重,甚至会引发一系列连锁反应。2.1.2数据获取本文采取网络问卷方式,向建筑废弃物资源化行业内的各个单位发放调研问卷,包括设计单位、建设单位、辖区所在地政府及检测机构等。本次研究问卷一共发放问卷7 0 份,回收6 4份。去除无效问卷,有效问卷一共6 1份,有效回收率为9 5%。把各份问卷中的相关数据对照图1进行整理后得到再生砂粉全生命周期风险的等级分布情况2.2再生砂粉全生命周期贝叶斯网络借助于贝叶斯网络,能够直观地呈现出不同节点之间存在的紧密关系,便于人们快速理解。贝叶斯网络这种方式对于处理不完整的问卷具有得天独厚的优势。所以,本文结合再生砂
18、粉全生命周期中可能存在风险的不确定性特点,利用贝叶斯网络来呈现出再生砂粉相关风险因素的发生概率及可能造成的损失。2.2.1贝叶斯网络结构的建立在GeNIe2.0软件图形视图界面对再生砂粉全生命周期质量风险模型进行建模,建立基于贝叶斯网络的再生砂粉全生命周期质量风险评估模型如图2 所示。其中Ala节点表示再生砂粉风险评价指标体系中,废弃物来源阶段(A)废弃混凝土含杂质较多(A1)所包含的第一种情况即含泥较多(A l a)。其他节点的表示原理同上,假定各节点风险等级为R1、R2、R3的概率相同,均为1/3。2.2.2贝叶斯网络的参数学习在对本次收集的有效问卷数据进行前期梳理之后,将其导人到预先准备
19、好的模型中。经过一系列密的计算,可以得到各项风险因素发生的概率以及风险等级分布情况(参见图2)。由图2 可知,现阶段再生砂粉行业全生命周期风险等级的分布情况为R1(34%)、R2(36%)、R3(30%)即正处于中等风险阶段。再生砂粉全生命周期所包含的7 个阶段的风险等级分布为:A废弃物来源阶段R1(34%)、R2(34%)、R3(32%);B废弃物运输阶段R1(38%)、R2(32%)、R3(30%);C破碎分选阶段R1(35%)、R2(33%)、R3(32%);D再生砂粉运输阶段R1(38%)、R2(33%)、R3(2 9%);E 再生砂粉制品制备阶段R1(33%)、R2(34%)、R3(
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