基于不同摩擦材質(zhì)的陶瓷地磚防滑性能研究*

高 陽 曹曉非 謝 東 徐覺慧 陳 斌 周保榮

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

因地面過滑導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，對陶瓷地磚進行防滑處理等。國內(nèi)對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價方法是發(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，重點表現(xiàn)為陶瓷地磚表面摩擦系數(shù)小、滑動距離過大。目前國內(nèi)地面材料防滑性能檢測方法主要有靜摩擦系數(shù)法及擺式儀法。靜摩擦系數(shù)是評價陶瓷地磚防滑性能的一項重要指標。國家標準GB/T 4100-2006《陶瓷磚》[2]中提供了靜摩擦系數(shù)測試方法，但沒有提出明確限值，僅要求陶瓷地磚生產(chǎn)商報告陶瓷地磚的靜摩擦系數(shù)?；谔沾傻卮u防滑性能的重要性，該標準2015年進行了修訂，2015年12月1日被新國家標準GB/T 4100-2015《陶瓷磚》[3]替代。國家標準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。英國道路和運輸研究所(TRRL)采用擺錘試驗儀加載彈性滑塊在地面測試區(qū)域劃過時擺式儀刻度值(BPN)的變化來表征地面抗滑性能，此方法逐漸在世界各國推廣并制定檢測標準。國家標準GB 28635-2012《混凝土路面磚》[4]中即采用擺錘試驗儀進行防滑性能試驗，并規(guī)定混凝土路面磚的抗滑值(BPN值)不小于60。前期的試驗研究多是進行兩種或多種試驗方法的比較，試驗材質(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環(huán)境下進行陶瓷磚防滑性能試驗研究，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

1.1 試驗材料

選擇80批次市面常見類型陶瓷地磚作為試驗材料。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 試驗樣品準備

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

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

1.3 試驗設(shè)備

1.3.1 靜摩擦系數(shù)法

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

1.3.2 擺錘試驗儀法

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

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

1.4 試驗過程

洗凈并烘干每塊磚的測試面，將待測磚放在工作臺面上并緊靠限制其活動的固定架，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)國家標準GB/T 4100-2015《陶瓷磚》附錄M試驗方法，在干燥及潮濕狀態(tài)下進行試驗。

1.4.2 擺錘試驗儀法

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

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)，采用國家標準GB/T 4100-2015附錄M試驗方法分別在干燥及潮濕狀態(tài)下測試樣品靜摩擦系數(shù)，測試結(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)測得的試驗結(jié)果僅有4組不滿足國家標準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)測得的試驗結(jié)果僅有3組數(shù)據(jù)滿足國家標準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)測得結(jié)果基本都在0.5以下，無法滿足國家標準GB/T 4100-2015的要求。

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

2.2 擺錘試驗儀法

利用橡膠、PVC塑料、EVA塑料3種摩擦介質(zhì)，采用國家標準GB 28635-2012《混凝土路面磚》試驗方法分別在干燥及潮濕狀態(tài)下測試樣品抗滑值(BPN值)，測試結(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)測得的試驗結(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)測得的試驗結(jié)果略低于用橡膠為摩擦介質(zhì)測得的結(jié)果，分布在60上下，而以EVA塑料為摩擦介質(zhì)測得的試驗結(jié)果分布在20～40，明顯低于以橡膠及PVC塑料為摩擦介質(zhì)測試的結(jié)果。

由圖6可知，在潮濕狀態(tài)下3種試驗材質(zhì)測試結(jié)果分布在10～30，其測試結(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)抗滑值測試值Fig.6 The skid resistance values of three kinds of materials tested under wet conditions

3 結(jié)論

1)國家標準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)法和擺錘試驗儀法兩種試驗方法在測試結(jié)果上出現(xiàn)一定差異，目前陶瓷磚防滑性能評價方法存在一定的局限性，仍需繼續(xù)研究并加以改進，使檢測結(jié)果能更全面反映陶瓷磚的防滑性能。

3)在日常防滑中，消費者在慎重選擇地磚的同時還應(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 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化委員會.GB/T 4100-2006.陶瓷磚.北京：中國標準出版社，2006-09-01

3 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化委員會.GB/T 4100-2015.陶瓷磚.北京：中國標準出版社，2015-12-01

4 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化委員會.GB 28635-2012.混凝土路面磚.北京：中國標準出版社，2012-12-01