基于不同摩擦材質(zhì)的陶瓷地磚防滑性能研究*

高 陽(yáng) 曹曉非 謝 東 徐覺慧 陳 斌 周保榮

(徐州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 江蘇 徐州 221000)

因地面過滑導(dǎo)致摔傷是普遍的意外傷害類型之一。陶瓷地磚的使用環(huán)境、材質(zhì)、使用方法、人的活動(dòng)方式以及鞋底材質(zhì)等都是產(chǎn)生滑倒的原因[1]。避免滑倒摔傷的方式有很多，如根據(jù)不同的使用環(huán)境選擇不同材質(zhì)的陶瓷地磚，研發(fā)新的陶瓷地磚生產(chǎn)工藝，提高陶瓷地磚的防滑性能，使用地磚防滑劑，對(duì)陶瓷地磚進(jìn)行防滑處理等。國(guó)內(nèi)對(duì)陶瓷地磚的防滑性能研究多集中于制備工藝技術(shù)的探索。建立合理有效的陶瓷地磚防滑性能評(píng)價(jià)方法是發(fā)展陶瓷地磚防滑性能研究的重要前提之一。

防滑性能不足，重點(diǎn)表現(xiàn)為陶瓷地磚表面摩擦系數(shù)小、滑動(dòng)距離過大。目前國(guó)內(nèi)地面材料防滑性能檢測(cè)方法主要有靜摩擦系數(shù)法及擺式儀法。靜摩擦系數(shù)是評(píng)價(jià)陶瓷地磚防滑性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2006《陶瓷磚》[2]中提供了靜摩擦系數(shù)測(cè)試方法，但沒有提出明確限值，僅要求陶瓷地磚生產(chǎn)商報(bào)告陶瓷地磚的靜摩擦系數(shù)。基于陶瓷地磚防滑性能的重要性，該標(biāo)準(zhǔn)2015年進(jìn)行了修訂，2015年12月1日被新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015《陶瓷磚》[3]替代。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015《陶瓷磚》明確要求陶瓷地磚靜摩擦系數(shù)不能小于0.5。英國(guó)道路和運(yùn)輸研究所(TRRL)采用擺錘試驗(yàn)儀加載彈性滑塊在地面測(cè)試區(qū)域劃過時(shí)擺式儀刻度值(BPN)的變化來表征地面抗滑性能，此方法逐漸在世界各國(guó)推廣并制定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 28635-2012《混凝土路面磚》[4]中即采用擺錘試驗(yàn)儀進(jìn)行防滑性能試驗(yàn)，并規(guī)定混凝土路面磚的抗滑值(BPN值)不小于60。前期的試驗(yàn)研究多是進(jìn)行兩種或多種試驗(yàn)方法的比較，試驗(yàn)材質(zhì)均為橡膠，無法全面模擬生活中常見鞋底材質(zhì)。筆者采用橡膠、PVC塑料、EVA塑料3種生活中常用材質(zhì)，在潮濕及干燥兩種試驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行陶瓷磚防滑性能試驗(yàn)研究，分析討論基于不同摩擦材質(zhì)室內(nèi)陶瓷地磚的防滑性能體現(xiàn)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

選擇80批次市面常見類型陶瓷地磚作為試驗(yàn)材料。摩擦介質(zhì)選取橡膠、PVC塑料、EVA塑料(PVC塑料、EVA塑料分別從家用拖鞋及賓館一次性拖鞋上裁取)。

1.2 試驗(yàn)樣品準(zhǔn)備

用中性清潔液洗凈地磚表面，放入烘箱烘干后進(jìn)行干燥狀態(tài)下的測(cè)試；用去蒸餾水充分潤(rùn)濕完成干燥狀態(tài)測(cè)試樣品的表面，然后進(jìn)行潮濕狀態(tài)測(cè)試，每次測(cè)試均應(yīng)保證磚面始終濕潤(rùn)。

圖1 數(shù)顯式推拉力計(jì)Fig.1 Digital force gauge

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

1.3.1 靜摩擦系數(shù)法

數(shù)顯式推拉力計(jì)(型號(hào)：HP-100；樂清市艾德堡儀器有限公司生產(chǎn)；最大負(fù)荷：100 N，分度值0.1 N)，該儀器由測(cè)力計(jì)、滑塊組件、配重塊組成，其中測(cè)力計(jì)及配重塊經(jīng)過計(jì)量(如圖1所示)。

1.3.2 擺錘試驗(yàn)儀法

擺錘式摩擦系數(shù)測(cè)定儀(型號(hào)：BM-Ⅲ型；江蘇沭陽(yáng)高速公路儀器有限公司生產(chǎn)；分度值2BPN)，該儀器經(jīng)過計(jì)量(如圖2所示)。

圖2 BM-Ⅲ型擺錘式摩擦系數(shù)測(cè)定儀Fig.2 BM-Ⅲ pendulum type friction coefficient tester

1.4 試驗(yàn)過程

洗凈并烘干每塊磚的測(cè)試面，將待測(cè)磚放在工作臺(tái)面上并緊靠限制其活動(dòng)的固定架，刷去所有的碎屑。

1.4.1 靜摩擦系數(shù)法

分別采用橡膠、PVC塑料、EVA塑料3種摩擦材質(zhì)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015《陶瓷磚》附錄M試驗(yàn)方法，在干燥及潮濕狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。

1.4.2 擺錘試驗(yàn)儀法

分別采用橡膠、PVC塑料、EVA塑料3種摩擦材質(zhì)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 28635-2012《混凝土路面磚》試驗(yàn)方法，在干燥及潮濕狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 靜摩擦系數(shù)法

利用橡膠、PVC塑料、EVA塑料3種摩擦介質(zhì)，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015附錄M試驗(yàn)方法分別在干燥及潮濕狀態(tài)下測(cè)試樣品靜摩擦系數(shù)，測(cè)試結(jié)果如圖3、圖4所示。

由圖3可知，干燥狀態(tài)下以橡膠和PVC塑料為摩擦介質(zhì)測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果僅有4組不滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015的要求(靜摩擦系數(shù)≥0.5，而以EVA塑料為摩擦介質(zhì)測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果僅有3組數(shù)據(jù)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015要求(靜摩擦系數(shù)≥0.5)。

圖3 干燥狀態(tài)下3種材質(zhì)靜摩擦系數(shù)測(cè)試值Fig.3 Static friction coefficient of three kinds of materials tested in dry state

圖4 潮濕狀態(tài)下3種材質(zhì)靜摩擦系數(shù)測(cè)試值Fig.4 Static friction coefficient of three kinds of materials tested under wet condition

由圖4可知，3種摩擦介質(zhì)測(cè)得結(jié)果基本都在0.5以下，無法滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015的要求。

結(jié)合圖3、圖4可知，無論是在干燥試驗(yàn)條件還是在潮濕試驗(yàn)條件，以橡膠和PVC塑料為摩擦介質(zhì)測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果都比較接近，且明顯高于以EVA塑料為摩擦介質(zhì)測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果。3種摩擦介質(zhì)在干燥狀態(tài)下測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果明顯優(yōu)于在潮濕狀態(tài)測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 擺錘試驗(yàn)儀法

利用橡膠、PVC塑料、EVA塑料3種摩擦介質(zhì)，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 28635-2012《混凝土路面磚》試驗(yàn)方法分別在干燥及潮濕狀態(tài)下測(cè)試樣品抗滑值(BPN值)，測(cè)試結(jié)果如圖5、圖6所示。

由圖5可知，干燥狀態(tài)下以橡膠為摩擦介質(zhì)測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果有81.25%滿足GB 28635-2012要求(BPN值不小于60)，以PVC塑料為摩擦介質(zhì)測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果略低于用橡膠為摩擦介質(zhì)測(cè)得的結(jié)果，分布在60上下，而以EVA塑料為摩擦介質(zhì)測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果分布在20～40，明顯低于以橡膠及PVC塑料為摩擦介質(zhì)測(cè)試的結(jié)果。

由圖6可知，在潮濕狀態(tài)下3種試驗(yàn)材質(zhì)測(cè)試結(jié)果分布在10～30，其測(cè)試結(jié)果相差不大。

圖5 干燥狀態(tài)下3種材質(zhì)抗滑值測(cè)試值Fig.5 The skid resistance values of three kinds of materials tested in dry state

圖6 潮濕狀態(tài)下3種材質(zhì)抗滑值測(cè)試值Fig.6 The skid resistance values of three kinds of materials tested under wet conditions

3 結(jié)論

1)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100-2015《陶瓷磚》規(guī)定的靜摩擦系數(shù)在一定程度上可以反映出陶瓷磚的防滑性能，但無法充分體現(xiàn)生活中常用的一些鞋底材料的性能。

2)靜摩擦系數(shù)法和擺錘試驗(yàn)儀法兩種試驗(yàn)方法在測(cè)試結(jié)果上出現(xiàn)一定差異，目前陶瓷磚防滑性能評(píng)價(jià)方法存在一定的局限性，仍需繼續(xù)研究并加以改進(jìn)，使檢測(cè)結(jié)果能更全面反映陶瓷磚的防滑性能。

3)在日常防滑中，消費(fèi)者在慎重選擇地磚的同時(shí)還應(yīng)注重鞋底材質(zhì)的選擇。

1 HSE,2007.A ssesing the slip resistance of flooring A technical informaion sheet. Slips and Trips 1 (revised),Health and Safety Executive,2007

2 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB/T 4100-2006.陶瓷磚.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006-09-01

3 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB/T 4100-2015.陶瓷磚.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015-12-01

4 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB 28635-2012.混凝土路面磚.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012-12-01