人行道石材面磚防滑技術(shù)指標對比研究

袁海燕

(北京市市政工程設計研究總院有限公司,北京市 100082)

人行道石材面磚防滑技術(shù)指標對比研究

袁海燕

(北京市市政工程設計研究總院有限公司,北京市 100082)

對廣場、人行道用石材地面磚防滑性能研究,通過對比目前規(guī)范規(guī)定的實驗方法,對不同石材的各種表面類型進行防滑性能檢測。根據(jù)實驗結(jié)果補充規(guī)范中關于廣場、人行道等石材地面的防滑技術(shù)指標。

人行道石材面磚;防滑系數(shù);擺式儀法;防滑指標

1 概述

目前我國公共建筑的地面(如廣場,部分道路人行道等)采用石材作為鋪裝結(jié)構(gòu),石材砌塊表面分為粗面、細面、精細面等。表面的凸起和凹陷高度差低于0.5 mm的表面,如磨光、打磨、金剛石鋸或盤加工等形成的表面為精細面;表面的凸起和凹陷高度差0.5～2 mm的表面,如粗磨、砂鋸加工形成的表面為細面;表面的凸起和凹陷高度差大于2 mm的加工面,經(jīng)敲、鉆、鑿等形成的紋理面為粗面。不同的表面有不同的工藝,其防滑等級不同。

國外對工作場所地面防滑問題非常重視,制定了嚴格的安全標準,美國國家標準ANSIA1264.2中,提出了工作場所地面靜摩擦系數(shù)大于0.5。澳大利亞和新西蘭地面安全動摩擦系數(shù)必須大于0.4。目前我國現(xiàn)行規(guī)范中對工作場所地面、人行道地面等也有防滑指標的要求,測試方法三種:擺式儀法(BPN),防滑系數(shù)法(最大靜摩擦力法),橫向力系數(shù)法(SFC60)。根據(jù)不同的測試方法得出不同的指標要求。

本文針對室外人行道石材面磚防滑性能的規(guī)范指標、試驗方法等進行的對比論述。通過實驗數(shù)據(jù)闡述適合的指標和方法。

2 規(guī)范規(guī)定的技術(shù)指標

2.1 《建筑裝飾工程石材應用技術(shù)規(guī)程》DB11/ T512-2007

本規(guī)程規(guī)定通常情況下,防滑等級應不低于1級。對于老人、兒童、殘疾人等活動較多的室內(nèi)場所,防滑等級應達到2級。對于室內(nèi)易浸水的地面,防滑等級應達到3級。對于室內(nèi)有設計坡度的干燥地面,防滑等級應達到2級,有設計坡度的易浸水的地面,防滑等級應達到4級。對于室外有設計坡度的地面,防滑等級應達到4級,其他室外地面的防滑等級應達到3級。對于路用石材地面防滑指標見表1。

表1 石材地面防滑指標要求

測試方法分為兩種:擺式值法和摩擦系數(shù)法。

擺式值法:手提式擺式儀是原英國道路和運輸研究所發(fā)明的,BPN即上述的FB,即擺式儀的刻度值。面磚噴水后使其處于濕潤狀態(tài),橡膠片尺寸6.35 mm×25.4 mm×76.2 mm在126mm的滑動范圍內(nèi),擺錘下落后與面磚試塊摩擦,指針指向的數(shù)值,見圖1。

充分利用攤鋪過程在線控制，應不斷地用插尺或改錐插入攤鋪層測量松鋪厚度。在鉆孔檢測壓實度的同時測量厚度并計算平均值和代表值。利用每天拌和樓瀝青混合料總量與實際鋪筑的面積計算平均厚度進行總量檢測。

摩擦系數(shù)法:測試方法由一塊75 mm×75 mm× 3 mm的聚氨酯耐磨合成橡膠黏在一塊200 mm× 200 mm×20 mm的木塊中央,組成滑塊組件。在滑塊中心位置放置50 N的重塊,通過拉力計使滑塊組件與面磚試塊水平表面產(chǎn)生相對運動的趨勢,記錄3 s內(nèi)立即緩慢拉動拉力計至滑塊恰好發(fā)生移動產(chǎn)生的拉力值。計算靜摩擦力系數(shù)μ=F/N,見圖2。分為干態(tài)和濕態(tài)兩種測試方法。規(guī)范標準未明確兩種測試方法的選用。

圖1 擺式儀結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 防滑系數(shù)法示意圖

2.2 《廣場路面用天然石材》JCT 2114-2012

本規(guī)范規(guī)定防滑性能要求石材表面防滑系數(shù)不小于0.5,測試方法為摩擦系數(shù)法(最大靜摩擦力法)。未明確防滑系數(shù)干測法和濕測法的選用標準。

2.3 《地面石材防滑性能等級劃分及試驗方法》JCT 1050-2007

本規(guī)范以防滑系數(shù)作為指標,防滑系數(shù):物體克服最大靜摩擦力,剛好產(chǎn)生滑動時的切向力與垂直力的比值。按照防滑系數(shù)的不同,將防滑性能分為三個等級,見表2。測試方法為防滑系數(shù)法(最大靜摩擦力法),未明確防滑系數(shù)干測法和濕測法的選用標準。

表2 防滑性能等級劃分

2.4 《城鎮(zhèn)道路路面設計規(guī)范》CJJ169-2012

本規(guī)范適用于新建和改建的城鎮(zhèn)道路路面設計,對人行道及步行街的防滑性能指標提出可按瀝青路面防滑性能指標執(zhí)行。測試方法為橫向力系數(shù)法SFC60,測試系統(tǒng)由承載車輛、距離測試裝置、橫向力測試裝置、供水裝置和主控系統(tǒng)組成,以現(xiàn)場測試地面溫度在20℃±5℃,測定速度為60 km/h±1 km/h時的系數(shù)為控制指標。橫向力系數(shù)SFC60數(shù)值見表3。

表3 抗滑性能指標

3 規(guī)范對比

通過上述規(guī)范對比,考慮人行道的荷載設計標準,斷面布置及通行寬度等因素,《城鎮(zhèn)道路路面設計規(guī)范》的橫向力系數(shù)SFC60測試方法不適用于人行道防滑值的現(xiàn)場檢測。根據(jù)換算關系BPN=0.406 4 SFC60+36.353［2］對規(guī)范數(shù)值進行換算,得到擺式儀法數(shù)值。

經(jīng)過規(guī)范對比,室外人行道石材磚的防滑標準擺式儀法最低為45BPN,摩擦系數(shù)最低為0.5。參考《城市道路混凝土路面磚》DB11/T152-2003中混凝土磚防滑指標的最低標準BPN≥60(見表4、表5)。在滿足工藝要求的情況下,石材磚的規(guī)范防滑標準低于混凝土規(guī)范標準,《城鎮(zhèn)道路路面設計規(guī)范》數(shù)值略低,其他規(guī)范規(guī)定數(shù)值45～55數(shù)值偏低。

表4 防滑指標的對比

表5 《城市道路混凝土路面磚》混凝土路面磚的防滑標準

4 試驗數(shù)據(jù)對比

本次試驗選用花崗巖石材,通過對石材六種不同形式表面:拋光面、機切面、細剁斧面,粗剁斧面、火燒面、荔枝面進行對比,分別選取5塊試件。分別用擺式儀法和防滑系數(shù)法對試件進行防滑數(shù)值檢測。

4.1 擺式儀法

采用儀器為擺式儀摩擦系數(shù)測定儀BM-Ⅲ并由北京市計量檢測科學研究院進行標定。對不同的表面在濕態(tài)狀況下(每次均灑水)進行測試。每種表面樣品選取5塊,每個樣品分別測試5次的平均值作為測試值,并規(guī)定五次數(shù)值差不大于三個單位。以溫度20℃作為標準溫度,對測試數(shù)值進行溫度修正,換算公式:BPN20=BPNt+ΔBPN,見表6。

表6 溫度修正值表

通過實驗數(shù)據(jù),得到BPN20數(shù)值,見表7。

花崗巖拋光面的平均擺值為20 BPN,其他種形式面石材擺值均大于60 BPN。花崗巖機切面、細剁斧面,火燒面擺值試塊之間個體差異的插值在5 BPN左右,花崗巖粗剁斧面由于工藝原因個體差異最大,擺值在68～80 BPN之間,數(shù)值相差12 BPN。花崗巖荔枝面的擺值最穩(wěn)定,均為80 BPN。

4.2 防滑系數(shù)法

采用儀器為陶瓷磚摩擦系數(shù)測定儀TMY (500N)并由北京市計量檢測科學研究院進行標定。分別在干態(tài)和濕態(tài)情況進行防滑表面測試。本實驗選取以上相同的5個試塊,分別測試4次。

4.2.1 干法

干測法:用中性清潔劑洗凈磚面、將每個試塊測試面擦干(干燥后),測試前校正拉力感傳感器上的掛鉤軸心線與橡膠組件軸心線為同一水平面(即同軸),見表8。

通過表8可以看出,干測法中花崗巖拋光面的防滑系數(shù)較低,小于0.5,不滿足規(guī)范標準。其他表面形式摩擦系數(shù)數(shù)值均大于0.5,能滿足規(guī)范要求。花崗巖荔枝面和火燒面的防滑系數(shù)數(shù)值中大于0.8的數(shù)值,分別占60%和40%,屬于非常安全級別。

4.2.2 濕法

濕測法:用潤濕劑水溶液(250 ml蒸餾水加3滴潤濕劑),潤濕磚表面。每次測試均保證磚面始終潤濕。摩擦系數(shù)數(shù)值前后相差不超過0.05,否則重新測試,見表9。

表7 擺式儀法數(shù)值表

表8 干測法防滑系數(shù)表

表9 濕測法防滑系數(shù)表

通過表9可以看出,濕測法中花崗巖拋光面的防滑系數(shù)較低,小于0.5,不滿足規(guī)范標準。機切面防滑系數(shù)不足0.5占80%,細剁斧和粗剁斧面防滑系數(shù)不足0.5占20%,均有個別試塊數(shù)值不滿足規(guī)范要求。花崗巖荔枝面和火燒面的防滑系數(shù)數(shù)值均大于0.5,均能滿足規(guī)范要求。濕測法摩擦系數(shù)中大于0.8的數(shù)值百分比為零,《地面石材防滑性能等級劃分及試驗方法》中規(guī)定大于0.8屬于非常安全,此標準高于試驗數(shù)值。

4.2.3 干濕法對比分析

通過上述兩種方法對比,干測法摩擦系數(shù)平均數(shù)值 0.35～0.83,濕測法摩擦系數(shù)平均數(shù)值0.22～0.68。防滑系數(shù)測試中干測法數(shù)值明顯高于濕測法,相差數(shù)值為0.10～0.16,見表10。

表10 防滑系數(shù)干測法濕測法數(shù)值對比

兩種方法中拋光面、機切面、細剁斧面的離散系數(shù)均小于0.1,粗剁斧面、火燒面、荔枝面的離散系數(shù)接近0.1或者大于0.1,尤其是濕測法均大于0.1,防滑系數(shù)法對于表面粗糙的面磚防滑數(shù)值確定有不確定性,數(shù)值確定不能過高。但是濕測法考慮面磚表面濕潤光滑的情況,為最不利狀態(tài),綜合考慮仍適合于室外用人行道磚的實驗室檢測。

5 結(jié)論

(1)通過實驗對比分析,擺式儀法適用于現(xiàn)場和實驗室檢測,防滑系數(shù)法適用于實驗室檢測。但兩種方法均可用于人行道面磚的防滑指標確定。擺式儀測試方法更適于路用人行道面磚防滑檢測。防滑系數(shù)法中濕測法為使用時的最不利狀態(tài),數(shù)值更具有可靠性,適用于材料送檢時實驗室檢測。

(2)室外人行道面磚的選用花崗巖石材時,表面形式應選用荔枝面、火燒面、粗剁斧等防滑系數(shù)較大的材料,不宜選用細剁斧、機切、拋光等形式的面磚材料。

(3)經(jīng)過目前工藝水平及實驗數(shù)據(jù)對比,同時參考《城市道路混凝土路面磚》的標準,考慮石材的表面處理工藝可以達到的情況下,擺式儀法數(shù)值選定值:宜不小于65 BPN。考慮國內(nèi)外標準,在提高規(guī)范防滑指標的基礎上,防滑系數(shù)法應選用濕測法,數(shù)值選用宜不小于0.55。

(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析,室外用石材面磚防滑值檢測方法,應同時結(jié)合擺式儀法和防滑系數(shù)濕測法,需同時滿足指標要求。從使用安全的角度,規(guī)范使用中人行道防滑指標應作為檢驗的主控指標。

［1］ 陳國本.國外目前常用地面防滑性能的測試方法和儀器 ［J］.石材，2006(10):2-3.

［2］ JTGD50-2006，公路瀝青路面設計規(guī)范［S］.

［3］ JTG E60-2008，公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程［S］.

U412.37+8

A

1009-7716(2015)03-0159-04

2014-11-21

袁海燕(1979-),女,北京人,高級工程師,從事市政道路設計工作。