影響建筑地面與橡膠界面靜摩擦問題分析＊

鐘月威 毛 瑞 林燕娜 車佩奕 肖景紅 黃旺達

（1廣東輕工職業技術學院 廣州 510300）（2佛山出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫綜合技術中心 廣東 佛山 528237）

影響建筑地面與橡膠界面靜摩擦問題分析＊

鐘月威1毛 瑞1林燕娜1車佩奕1肖景紅2黃旺達2

（1廣東輕工職業技術學院 廣州 510300）（2佛山出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫綜合技術中心 廣東 佛山 528237）

分析了法向載荷、陶瓷磚表面材料性質、表面干濕污染對建筑地面與橡膠界面靜摩擦影響因素。研究表明，當法向荷載不斷增大時，地面磚的摩擦系數也會隨之增大，同時在材質不一樣的磚面摩擦系數的變化也會有所差別，但總體上建筑地面與橡膠界面靜摩擦系數是隨著法向荷載的增大而增強的。特別要注意的是建筑地面表面的干濕因素，在一定的法向荷載下，表面干濕程度對地面磚的摩擦系數的影響不明顯，甚至沒有影響，但當法向荷載增大到一定程度的時候，表面干濕程度對建筑地面的摩擦系數影響尤其明顯，該因素為正常人的體重荷載下對建筑地面與橡膠界面靜摩擦性能影響的主要因素。

靜摩擦 法向荷載 表面材料的性質變化 表面干濕污染

前言

陶瓷地面磚包括拋光磚、釉面磚、仿古磚等。近年來，隨著陶瓷工藝技術的提高和人們消費水平的提升，高檔光滑的地面材料產品已越來越多地被應用到建筑行業當中。但隨之而來的地面防滑安全問題也日漸突出。隨著我國建筑地面防滑安全這個公共安全新問題的出現，建筑地面防滑性能的測定及其相關技術標準規范的頒布已到了刻不容緩的地步。基于摩擦學原理，利用水平拖拉方法進行實驗研究，重點分析法向載荷、陶瓷磚表面材料性質、表面干濕污染對建筑地面與橡膠界面靜摩擦的影響因素。

1 實驗方法

依照GB／T 4100－2006《陶瓷磚中國標準試驗方法》附錄M，我國標準摩擦系數計算公式：

式中：C——摩擦系數；

R——4次拉力讀數之和，N；

n——拉動次數4；

G——50N重塊的重力，N；

g＝10kg／N，依照ASTM C 1028－07《陶瓷磚美國標準試驗方法》。

美國標準摩擦系數的計算公式：

式中：Xd——干法下摩擦系數校正值；

XW——濕法下摩擦系數校正值；

R1——在標準版上4次拉力讀數之和，N；

N——拉動次數4；

C——摩擦系數；

R——在樣品上12次拉力讀數之和，N；

n——拉動次數12；

W——24kg的重塊的質量，kg；

X——校正值，干法下X＝Xd；濕法下X＝XW。

主要采用水平拖拉方法在摩擦測試裝置上進行建筑地面與橡膠界面的摩擦性能實驗。使用的儀器設備分別為C03774型靜摩擦系數測定儀、水平尺等。

1.1 法向荷載

抽取不同地面磚作為樣品，每樣品數量為3塊，規格為200mm×200mm，然后將樣品的表面清洗干凈、烘干、編號，把樣品放在摩擦測試裝置上，在樣品上加上不同規格的重塊，再用電子測力計（見圖1）水平拖拉橡膠測試板，當樣品剛好被拖動至記錄最大的拉力值時，把樣品旋轉90°，重復試驗。

圖1 電子測力計

1.2 表面材料的性質變化

用相機拍下不同樣品（拋光磚、仿古磚、釉面磚）的表面圖片，編號，把樣品放在摩擦測試裝置上加上相同重物的方法控制法向荷載一樣，再用電子測力計水平拖拉橡膠測試板，當樣品剛好被拖動至記錄最大的拉力值時，把樣品旋轉90°，重復試驗。

1.3 表面干濕污染

把樣品放在水中浸泡0.5h，然后放在摩擦測試裝置上，并在其表面灑上一層水，控制其法向荷載，然后用電子測力計水平拖拉橡膠測試板，當樣品剛好被拖動至記錄最大的拉力值時，把樣品旋轉90°，重復試驗，把得到的結果與干燥條件下的結果進行對比。

2 試驗結果與討論

2.1 法向荷載對建筑地面與橡膠界面的摩擦性能的影響

根據實驗結果，繪制出圖2為干法條件不同法向載荷下（W1＝5kg，W2＝24kg）的摩擦系數的對比情況（見圖2）。

圖2 干法條件下兩個不同負載之間的摩擦因子

由圖2的對比可知，建筑地面與橡膠界面的摩擦系數依據法向荷載的增大而增大，從圖2還可以看出，不同地面磚的摩擦系數的差距也有所不同，但總體上摩擦系數的大小是隨著法向荷載的增大而呈現增大的趨勢。

根據實驗結果繪制出濕法狀況不同法向載荷下（W1＝5kg，W2＝24kg）的摩擦系數之間的對比情況（見表3）。

圖3 濕法條件下兩個不同負載之間的摩擦因子

由圖3可知，在濕法條件下，出現了法向荷載的改變對部分類型的地面磚摩擦系數影響較大的現象。

綜上所述法向荷載與建筑地面－橡膠界面的摩擦性能有正相關性，摩擦系數會隨著法向荷載的增大而增大，只是在不同的條件下影響程度出現了一定的差距。

2.2 陶瓷磚表面材料的性質變化對陶瓷磚和橡膠界面的摩擦性能的影響

根據實驗結果，列出如表1所示法向荷載5kg摩擦性能測試分析對比。

表1 法向荷載5kg摩擦性能測試分析表

根據實驗結果可列出如表2法向荷載23.9kg下的摩擦系數分析對比。

由表2的實驗結果可知，地面磚表面材質的變化對摩擦系數有一定的影響，如B仿古磚、J馬賽克與H拋光磚，由于表面材質的變化而造成摩擦系數相差較大。材質不同的磚面摩擦系數的變化比例也會有所差別，但總體上摩擦系數是隨著法向荷載的增大而增大。

表2 法向荷載23.9kg摩擦性能測試分析表

2.3 表面干濕污染對建筑地面橡膠界面的摩擦性能的影響

根據實驗結果，繪制出相同法向載荷下的摩擦系數對比情況（見表4）。

圖4為根據試驗數據，制作出法向荷載為5kg的摩擦系數對比圖。

圖4 表面干濕情況下法向載荷為5kg的摩擦因數的對比

在法向荷載較小的情況下，干濕法試驗得出的摩擦系數的大小差距不大，但總體趨勢是干燥表面的地面磚的摩擦系數較濕水表面的摩擦系數大，但在較小法向荷載下，干濕面對建筑地面與橡膠界面的摩擦性能的影響不大。

圖5為根據試驗數據，制作出法向荷載為24kg的摩擦系數對比圖。

在法向荷載較大的情況下，干、濕法實驗得出的摩擦系數的差距較大。從圖4、圖5可以看出，干法實驗下摩擦系數明顯比濕法試驗下的摩擦系數大，顯然可以得出在法向荷載較大的情況下，地面磚的干濕表面的摩擦系數相差較大。

3 結語

影響建筑地面與橡膠界面靜摩擦性能的因素很多，本實驗主要針對法向荷載、表面材質變化、表面干濕污染等3個因素進行探討。當法向荷載不斷增大時，地面磚的摩擦系數也會隨之增大，同時在材質不同的磚面上的摩擦系數的變化比例也會有差別，但建筑地面與橡膠界面摩擦系數是隨著法向荷載的增大而增強的。特別要注意的是建筑地面表面的干濕污染這一個因素，在一定的法向荷載下，表面干濕程度對地面磚的摩擦系數的影響不明顯，甚至沒有影響，但是當法向荷載增大到一定程度的時候，表面干濕程度對建筑地面的摩擦系數影響特別明顯，干燥地面與潮濕地面之間的摩擦系數相差較大，也就是說要注意建筑地面的干濕污染，因為該因素是在正常人的體重荷載下對建筑地面與橡膠界面靜摩擦性能影響的主要因素。

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Analysis of Impacting Building Ground and Rubber Colloid Interface＇s Static Friction Questions

Zhong Yuewei1，Mao Rui1，Lin Yanna1，Che Peiyi1，Xiao Jinghong2，Huang Wangda2（1Guangdong Industry Technical College，Guangzhou，510300）（2Inspection ＆ Quarantion Technology Center of Foshan Entry－Exit Inspection ＆ Quarantion Bureau，Guangdong，Foshan，528237）

This article analyzes vertical loading and tile surface materials＇properties and the influence factors between surface dry wet pollution to building ground and rubber colloid interface＇s static friction.Research shows that when the vertical loading increasing，the friction coefficient of floor tile will then increase.Meanwhile，the change proportion of friction coefficient will be also different according to various smooth degree and materials in the tiles，but overall，the static friction performances of the building ground and rubber colloid interface are enhanced along with vertical loading increasing.It should be paid more attention to dry wet factors of building ground surface.In certain vertical loading，the influence from surface dry wet degree to floor tiles＇friction coefficient is not obvious and even not exist.But when the vertical loading increases to a certain degree，the influence from surface dry wet degree to floor tiles＇friction coefficient becomes particularly obvious.The factor is the major one of the influence factors that the load building ground impacts rubber colloid＇s static friction performance under normal weight.

Static friction；Vertical loading；Qualitative change of surface materials；Surface dry wet pollution

TQ174

A

1002－2872（2011）12－0029－03

廣東輕工職業技術學院第十屆大學生“挑戰杯”課外學術科技項目。

毛瑞（1965－），碩士，副教授；主要從事建筑材料的教學與研究。E－mail：ruimao1121＠163.com