袁海燕

(北京市市政工程設(shè)計(jì)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(biāo)對(duì)比研究

袁海燕

(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司,北京市 100082)

對(duì)廣場(chǎng)、人行道用石材地面磚防滑性能研究,通過對(duì)比目前規(guī)范規(guī)定的實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)不同石材的各種表面類型進(jìn)行防滑性能檢測(cè)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果補(bǔ)充規(guī)范中關(guān)于廣場(chǎng)、人行道等石材地面的防滑技術(shù)指標(biāo)。

人行道石材面磚;防滑系數(shù);擺式儀法;防滑指標(biāo)

1 概述

目前我國(guó)公共建筑的地面(如廣場(chǎng),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(xì)面、精細(xì)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(xì)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(xì)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(jí)不同。

國(guó)外對(duì)工作場(chǎng)所地面防滑問題非常重視,制定了嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn),美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSIA1264.2中,提出了工作場(chǎng)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(dòng)摩擦系數(shù)必須大于0.4。目前我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中對(duì)工作場(chǎng)所地面、人行道地面等也有防滑指標(biāo)的要求,測(cè)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(cè)試方法得出不同的指標(biāo)要求。

本文針對(duì)室外人行道石材面磚防滑性能的規(guī)范指標(biāo)、試驗(yàn)方法等進(jìn)行的對(duì)比論述。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)闡述適合的指標(biāo)和方法。

2 規(guī)范規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)

2.1 《建筑裝飾工程石材應(yīng)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(jí)應(yīng)不低于1級(jí)。對(duì)于老人、兒童、殘疾人等活動(dòng)較多的室內(nèi)場(chǎng)所,防滑等級(jí)應(yīng)達(dá)到2級(jí)。對(duì)于室內(nèi)易浸水的地面,防滑等級(jí)應(yīng)達(dá)到3級(jí)。對(duì)于室內(nèi)有設(shè)計(jì)坡度的干燥地面,防滑等級(jí)應(yīng)達(dá)到2級(jí),有設(shè)計(jì)坡度的易浸水的地面,防滑等級(jí)應(yīng)達(dá)到4級(jí)。對(duì)于室外有設(shè)計(jì)坡度的地面,防滑等級(jí)應(yīng)達(dá)到4級(jí),其他室外地面的防滑等級(jí)應(yīng)達(dá)到3級(jí)。對(duì)于路用石材地面防滑指標(biāo)見表1。

表1 石材地面防滑指標(biāo)要求

測(cè)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(guó)道路和運(yùn)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(rùn)狀態(tài),橡膠片尺寸6.35 mm×25.4 mm×76.2 mm在126mm的滑動(dòng)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(yīng)不斷地用插尺或改錐插入攤鋪層測(cè)量松鋪厚度。在鉆孔檢測(cè)壓實(shí)度的同時(shí)測(cè)量厚度并計(jì)算平均值和代表值。利用每天拌和樓瀝青混合料總量與實(shí)際鋪筑的面積計(jì)算平均厚度進(jìn)行總量檢測(cè)。

摩擦系數(shù)法:測(cè)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(jì)使滑塊組件與面磚試塊水平表面產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),記錄3 s內(nèi)立即緩慢拉動(dòng)拉力計(jì)至滑塊恰好發(fā)生移動(dòng)產(chǎn)生的拉力值。計(jì)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(cè)試方法。規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)未明確兩種測(cè)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(chǎng)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(cè)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(cè)法和濕測(cè)法的選用標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 《地面石材防滑性能等級(jí)劃分及試驗(yàn)方法》JCT 1050-2007

本規(guī)范以防滑系數(shù)作為指標(biāo),防滑系數(shù):物體克服最大靜摩擦力,剛好產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)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(gè)等級(jí),見表2。測(cè)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(cè)法和濕測(cè)法的選用標(biāo)準(zhǔn)。

表2 防滑性能等級(jí)劃分

2.4 《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)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(shè)計(jì),對(duì)人行道及步行街的防滑性能指標(biāo)提出可按瀝青路面防滑性能指標(biāo)執(zhí)行。測(cè)試方法為橫向力系數(shù)法SFC60,測(cè)試系統(tǒng)由承載車輛、距離測(cè)試裝置、橫向力測(cè)試裝置、供水裝置和主控系統(tǒng)組成,以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試地面溫度在20℃±5℃,測(cè)定速度為60 km/h±1 km/h時(shí)的系數(shù)為控制指標(biāo)。橫向力系數(shù)SFC60數(shù)值見表3。

表3 抗滑性能指標(biāo)

3 規(guī)范對(duì)比

通過上述規(guī)范對(duì)比,考慮人行道的荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),斷面布置及通行寬度等因素,《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》的橫向力系數(shù)SFC60測(cè)試方法不適用于人行道防滑值的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。根據(jù)換算關(guān)系BPN=0.406 4 SFC60+36.353［2］對(duì)規(guī)范數(shù)值進(jìn)行換算,得到擺式儀法數(shù)值。

經(jīng)過規(guī)范對(duì)比,室外人行道石材磚的防滑標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)的最低標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)低于混凝土規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)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(biāo)的對(duì)比

表5 《城市道路混凝土路面磚》混凝土路面磚的防滑標(biāo)準(zhǔn)

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

本次試驗(yàn)選用花崗巖石材,通過對(duì)石材六種不同形式表面:拋光面、機(jī)切面、細(xì)剁斧面,粗剁斧面、火燒面、荔枝面進(jìn)行對(duì)比,分別選取5塊試件。分別用擺式儀法和防滑系數(shù)法對(duì)試件進(jìn)行防滑數(shù)值檢測(cè)。

4.1 擺式儀法

采用儀器為擺式儀摩擦系數(shù)測(cè)定儀BM-Ⅲ并由北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院進(jìn)行標(biāo)定。對(duì)不同的表面在濕態(tài)狀況下(每次均灑水)進(jìn)行測(cè)試。每種表面樣品選取5塊,每個(gè)樣品分別測(cè)試5次的平均值作為測(cè)試值,并規(guī)定五次數(shù)值差不大于三個(gè)單位。以溫度20℃作為標(biāo)準(zhǔn)溫度,對(duì)測(cè)試數(shù)值進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jī)切面、細(xì)剁斧面,火燒面擺值試塊之間個(gè)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(gè)體差異最大,擺值在68～80 BPN之間,數(shù)值相差12 BPN?；◢弾r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(cè)定儀TMY (500N)并由北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院進(jìn)行標(biāo)定。分別在干態(tài)和濕態(tài)情況進(jìn)行防滑表面測(cè)試。本實(shí)驗(yàn)選取以上相同的5個(gè)試塊,分別測(cè)試4次。

4.2.1 干法

干測(cè)法:用中性清潔劑洗凈磚面、將每個(gè)試塊測(cè)試面擦干(干燥后),測(cè)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)。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(jí)別。

4.2.2 濕法

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

表7 擺式儀法數(shù)值表

表8 干測(cè)法防滑系數(shù)表

表9 濕測(cè)法防滑系數(shù)表

通過表9可以看出,濕測(cè)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(biāo)準(zhǔn)。機(jī)切面防滑系數(shù)不足0.5占80%,細(xì)剁斧和粗剁斧面防滑系數(shù)不足0.5占20%,均有個(gè)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(cè)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(jí)劃分及試驗(yàn)方法》中規(guī)定大于0.8屬于非常安全,此標(biāo)準(zhǔn)高于試驗(yàn)數(shù)值。

4.2.3 干濕法對(duì)比分析

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

表10 防滑系數(shù)干測(cè)法濕測(cè)法數(shù)值對(duì)比

兩種方法中拋光面、機(jī)切面、細(xì)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(cè)法均大于0.1,防滑系數(shù)法對(duì)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(cè)法考慮面磚表面濕潤(rùn)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(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

5 結(jié)論

(1)通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析,擺式儀法適用于現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè),防滑系數(shù)法適用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。但兩種方法均可用于人行道面磚的防滑指標(biāo)確定。擺式儀測(cè)試方法更適于路用人行道面磚防滑檢測(cè)。防滑系數(shù)法中濕測(cè)法為使用時(shí)的最不利狀態(tài),數(shù)值更具有可靠性,適用于材料送檢時(shí)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

(2)室外人行道面磚的選用花崗巖石材時(shí),表面形式應(yīng)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(xì)剁斧、機(jī)切、拋光等形式的面磚材料。

(3)經(jīng)過目前工藝水平及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,同時(shí)參考《城市道路混凝土路面磚》的標(biāo)準(zhǔn),考慮石材的表面處理工藝可以達(dá)到的情況下,擺式儀法數(shù)值選定值:宜不小于65 BPN?？紤]國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn),在提高規(guī)范防滑指標(biāo)的基礎(chǔ)上,防滑系數(shù)法應(yīng)選用濕測(cè)法,數(shù)值選用宜不小于0.55。

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,室外用石材面磚防滑值檢測(cè)方法,應(yīng)同時(shí)結(jié)合擺式儀法和防滑系數(shù)濕測(cè)法,需同時(shí)滿足指標(biāo)要求。從使用安全的角度,規(guī)范使用中人行道防滑指標(biāo)應(yīng)作為檢驗(yàn)的主控指標(biāo)。

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

［2］ JTGD50-2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］ JTG E60-2008，公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(jí)工程師,從事市政道路設(shè)計(jì)工作。