基于不同摩擦材质的陶瓷地砖防滑性能研究*

2018-05-09曹晓非徐觉慧周保荣

陶瓷 2018年3期

高阳曹晓非谢东徐觉慧陈斌周保荣

(徐州市产品质量监督检验中心江苏徐州 221000)

因地面过滑导致摔伤是普遍的意外伤害类型之一。陶瓷地砖的使用环境、材质、使用方法、人的活动方式以及鞋底材质等都是产生滑倒的原因[1]。避免滑倒摔伤的方式有很多，如根据不同的使用环境选择不同材质的陶瓷地砖，研发新的陶瓷地砖生产工艺，提高陶瓷地砖的防滑性能，使用地砖防滑剂，对陶瓷地砖进行防滑处理等。国内对陶瓷地砖的防滑性能研究多集中于制备工艺技术的探索。建立合理有效的陶瓷地砖防滑性能评价方法是发展陶瓷地砖防滑性能研究的重要前提之一。

防滑性能不足，重点表现为陶瓷地砖表面摩擦系数小、滑动距离过大。目前国内地面材料防滑性能检测方法主要有静摩擦系数法及摆式仪法。静摩擦系数是评价陶瓷地砖防滑性能的一项重要指标。国家标准GB/T 4100-2006《陶瓷砖》[2]中提供了静摩擦系数测试方法，但没有提出明确限值，仅要求陶瓷地砖生产商报告陶瓷地砖的静摩擦系数。基于陶瓷地砖防滑性能的重要性，该标准2015年进行了修订，2015年12月1日被新国家标准GB/T 4100-2015《陶瓷砖》[3]替代。国家标准GB/T 4100-2015《陶瓷砖》明确要求陶瓷地砖静摩擦系数不能小于0.5。英国道路和运输研究所(TRRL)采用摆锤试验仪加载弹性滑块在地面测试区域划过时摆式仪刻度值(BPN)的变化来表征地面抗滑性能，此方法逐渐在世界各国推广并制定检测标准。国家标准GB 28635-2012《混凝土路面砖》[4]中即采用摆锤试验仪进行防滑性能试验，并规定混凝土路面砖的抗滑值(BPN值)不小于60。前期的试验研究多是进行两种或多种试验方法的比较，试验材质均为橡胶，无法全面模拟生活中常见鞋底材质。笔者采用橡胶、PVC塑料、EVA塑料3种生活中常用材质，在潮湿及干燥两种试验环境下进行陶瓷砖防滑性能试验研究，分析讨论基于不同摩擦材质室内陶瓷地砖的防滑性能体现。

1 试验

1.1 试验材料

选择80批次市面常见类型陶瓷地砖作为试验材料。摩擦介质选取橡胶、PVC塑料、EVA塑料(PVC塑料、EVA塑料分别从家用拖鞋及宾馆一次性拖鞋上裁取)。

1.2 试验样品准备

用中性清洁液洗净地砖表面，放入烘箱烘干后进行干燥状态下的测试；用去蒸馏水充分润湿完成干燥状态测试样品的表面，然后进行潮湿状态测试，每次测试均应保证砖面始终湿润。

图1 数显式推拉力计Fig.1 Digital force gauge

1.3 试验设备

1.3.1 静摩擦系数法

数显式推拉力计(型号：HP-100；乐清市艾德堡仪器有限公司生产；最大负荷：100 N，分度值0.1 N)，该仪器由测力计、滑块组件、配重块组成，其中测力计及配重块经过计量(如图1所示)。

1.3.2 摆锤试验仪法

摆锤式摩擦系数测定仪(型号：BM-Ⅲ型；江苏沭阳高速公路仪器有限公司生产；分度值2BPN)，该仪器经过计量(如图2所示)。

图2 BM-Ⅲ型摆锤式摩擦系数测定仪Fig.2 BM-Ⅲ pendulum type friction coefficient tester

1.4 试验过程

洗净并烘干每块砖的测试面，将待测砖放在工作台面上并紧靠限制其活动的固定架，刷去所有的碎屑。

1.4.1 静摩擦系数法

分别采用橡胶、PVC塑料、EVA塑料3种摩擦材质依据国家标准GB/T 4100-2015《陶瓷砖》附录M试验方法，在干燥及潮湿状态下进行试验。

1.4.2 摆锤试验仪法

分别采用橡胶、PVC塑料、EVA塑料3种摩擦材质依据国家标准GB 28635-2012《混凝土路面砖》试验方法，在干燥及潮湿状态下进行试验。

2 结果与讨论

2.1 静摩擦系数法

利用橡胶、PVC塑料、EVA塑料3种摩擦介质，采用国家标准GB/T 4100-2015附录M试验方法分别在干燥及潮湿状态下测试样品静摩擦系数，测试结果如图3、图4所示。

由图3可知，干燥状态下以橡胶和PVC塑料为摩擦介质测得的试验结果仅有4组不满足国家标准GB/T 4100-2015的要求(静摩擦系数≥0.5，而以EVA塑料为摩擦介质测得的试验结果仅有3组数据满足国家标准GB/T 4100-2015要求(静摩擦系数≥0.5)。

图3 干燥状态下3种材质静摩擦系数测试值Fig.3 Static friction coefficient of three kinds of materials tested in dry state

图4 潮湿状态下3种材质静摩擦系数测试值Fig.4 Static friction coefficient of three kinds of materials tested under wet condition

由图4可知，3种摩擦介质测得结果基本都在0.5以下，无法满足国家标准GB/T 4100-2015的要求。

结合图3、图4可知，无论是在干燥试验条件还是在潮湿试验条件，以橡胶和PVC塑料为摩擦介质测得的试验结果都比较接近，且明显高于以EVA塑料为摩擦介质测得的试验结果。3种摩擦介质在干燥状态下测得的试验结果明显优于在潮湿状态测得的试验结果。

2.2 摆锤试验仪法

利用橡胶、PVC塑料、EVA塑料3种摩擦介质，采用国家标准GB 28635-2012《混凝土路面砖》试验方法分别在干燥及潮湿状态下测试样品抗滑值(BPN值)，测试结果如图5、图6所示。

由图5可知，干燥状态下以橡胶为摩擦介质测得的试验结果有81.25%满足GB 28635-2012要求(BPN值不小于60)，以PVC塑料为摩擦介质测得的试验结果略低于用橡胶为摩擦介质测得的结果，分布在60上下，而以EVA塑料为摩擦介质测得的试验结果分布在20～40，明显低于以橡胶及PVC塑料为摩擦介质测试的结果。

由图6可知，在潮湿状态下3种试验材质测试结果分布在10～30，其测试结果相差不大。