周 文 波，逯 紹 慧，周 一 唯，桂 友

（1.江蘇開放大學(xué)，南京 210019；2.南京建工集團(tuán)，南京 210000；3.西華師范大學(xué)，南充 637000；4.江蘇華冠建設(shè)工程公司，南京 210000）

安全性能是無障礙設(shè)施設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維階段質(zhì)控要點(diǎn)和重點(diǎn)。無障礙設(shè)施地面抗滑性能合格與否，不僅關(guān)系到使用的舒適性、方便性，更關(guān)系到使用的安全性。因此，無障礙設(shè)施地面抗滑性能在項(xiàng)目竣工驗(yàn)收時(shí)不僅要符合按圖、按規(guī)范施工的基本要求，而且抗滑指標(biāo)數(shù)值的測試也務(wù)必做到客觀、科學(xué)、系統(tǒng)，要能反映運(yùn)維階段抗滑指標(biāo)的真實(shí)狀態(tài)。

1 現(xiàn)行規(guī)范中地面抗滑性能施工驗(yàn)收時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)測試

涉及防滑安全的無障礙設(shè)施地面主要有坡道、緣石坡道、輪椅坡道、盲道、無障礙出入口、無障礙通道和廁所等。目前，我國在地面設(shè)計(jì)方面尚沒有統(tǒng)一的抗滑指標(biāo)，國際上不同國家的測試標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法還不能完全互認(rèn)。無障礙設(shè)施地面直接關(guān)系到使用者安全的抗滑指標(biāo)一直沒有明確的量化要求，現(xiàn)行《無障礙設(shè)施施工驗(yàn)收及維護(hù)規(guī)范》（GB50642—2011）[1]推薦用實(shí)驗(yàn)室實(shí)測抗滑系數(shù)和抗滑擺值這兩個(gè)指標(biāo)。這兩個(gè)指標(biāo)首先考慮設(shè)施的地面為室內(nèi)和室外兩種情況，其次根據(jù)坡度不同將設(shè)施地面分為平地和坡面，最后再考慮面層的干、濕情況。GB50642—2011對抗滑性能檢測的基本要求有：①抗滑系數(shù)測試基本要求?？够禂?shù)測定區(qū)域或樣品不小于100 mm×100 mm；每次測定前，樣品表面要保持清潔，摩擦塊為聚氨酯耐磨合成橡膠，硬度值為IRD 90±2；校正板水平放置，測試中拉力計(jì)始終水平緩慢拉動。②抗滑擺值的測試基本要求。橡膠片對面層的正向靜壓力為（22.2±0.5）N，橡膠片為邵爾硬度值90±1的4S橡膠，測點(diǎn)應(yīng)干燥清潔，無灰塵、雜物、油污等?？梢?，GB50642—2011中的驗(yàn)收測試基本按實(shí)驗(yàn)室理想條件設(shè)計(jì)。這種干凈整潔的地面與施工現(xiàn)場實(shí)際狀況以及投入使用后的真實(shí)狀況顯然會有差異，所以按GB50642—2011要求的抗滑測試方法測得的數(shù)據(jù)，應(yīng)考慮后期使用時(shí)地面面層的影響因素而做出合理的調(diào)整，并作為二次數(shù)據(jù)另外單獨(dú)記錄存檔。將污染后地面的抗滑性能測試數(shù)據(jù)與規(guī)范條件下的測試數(shù)據(jù)對比分析，可以真正了解使用階段地面抗滑性能的變化。

無障礙設(shè)施的地面抗滑性能在實(shí)際使用階段會受地面面層坡度、粗糙度、干濕度、污染物性能以及鞋底摩擦性能等因素影響。其中，面層坡度、粗糙度主要取決于施工和運(yùn)維階段由施工方和管理方采取的系統(tǒng)管理及質(zhì)保措施，要做到與國標(biāo)要求基本一致，但無障礙設(shè)施在真正使用階段面臨的面層水污染、浮塵污染以及鞋底材料等對抗滑性能的影響也不容忽視。本文從不同材料鞋底與無障礙面層不同狀態(tài)下的交互作用出發(fā)，測試了幾種常見材料鞋底與地面面層在驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、水濕污染態(tài)、浮塵污染態(tài)下的抗滑性能，為GB50642—2011中的抗滑測試數(shù)值提供修正參考，也為無障礙設(shè)施地面的運(yùn)維提供科學(xué)依據(jù)。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

測試選擇了3種常見材料鞋底的成品鞋（見圖1）、3種面層（見圖2）、2種污染狀態(tài)進(jìn)行3因素交互試驗(yàn)，測出對應(yīng)狀態(tài)下的摩擦系數(shù)（抗滑性能），將測試結(jié)果與無障礙設(shè)施施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)測試結(jié)果相比較，為修正測試值提供科學(xué)依據(jù)。本試驗(yàn)在無障礙設(shè)施竣工后的現(xiàn)場進(jìn)行，用真實(shí)的鞋和投入使用的無障礙坡道測試摩擦系數(shù)，并在同條件下進(jìn)行規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)測試，對測試值進(jìn)行記錄和比較：①成品鞋鞋底為市場上常見的3種材料，分別為橡膠、TPR（熱塑性橡膠）、EVA（樹脂）；②無障礙設(shè)施選用坡度為1∶12的坡道地面，面層為花崗巖機(jī)切板、水泥及瀝青混凝土3種（2018—2020年，以江蘇為例，城鎮(zhèn)的無障礙設(shè)施新建或改造時(shí)，地面面層以這3種材料最為常見）；③地面面層污染狀態(tài)為無污染的規(guī)范驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、水濕污染態(tài)及浮塵污染態(tài)3種（對江蘇省的泗陽縣、安海市、昆山市、南京市無障礙設(shè)施運(yùn)維情況的調(diào)查表明，面層最常見污染為水濕和城建產(chǎn)生的浮塵顆粒，所以本次研究只對這2種面層污染狀態(tài)與規(guī)范驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)態(tài)進(jìn)行測試比較）。測試選用的材料情況見表1。

表1 測試選用的材料情況

圖1 測試選用的3種材料成品鞋鞋底

圖2 測試選用的3種面層坡道地面

本次試驗(yàn)選用穿了2個(gè)月、洗后晾干的運(yùn)動鞋（比較接近使用無障礙設(shè)施人群的真實(shí)鞋底狀態(tài)），將地面和鞋楦上的鞋底固定在止滑儀器的平板夾具上，確保鞋楦直向前滑行，加壓使鞋底和地面接觸5 s后開始防滑測試。鞋底以預(yù)設(shè)速度滑行至終點(diǎn)時(shí)一次測試結(jié)束，系統(tǒng)自動顯示并記錄鞋底滑動過程中的摩擦系數(shù)，每組重復(fù)3次，記錄測試平均值。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 不同面層與不同材料鞋底的相互作用

表2給出3種不同材料鞋底與無障礙設(shè)施地面面層的摩擦系數(shù)平均值和95%的置信區(qū)間。由表2可知，在待驗(yàn)收的3種地面中，水泥地面摩擦系數(shù)較大；在3種材料鞋底中，橡膠鞋底摩擦系數(shù)最小，TPR鞋底的摩擦系數(shù)最大。從試驗(yàn)結(jié)果可知，鞋底材料和地面面層對無障礙設(shè)施抗滑性能的影響是存在交互作用的，這個(gè)試驗(yàn)數(shù)值與制鞋業(yè)的研究結(jié)果一致，也與體育界對鞋底與地面摩擦交互作用的研究結(jié)果一致。[2]在同條件下按規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)方法及要求測得的摩擦系數(shù)見表3。由表3可知，標(biāo)準(zhǔn)滑塊與水泥面層的摩擦系數(shù)試驗(yàn)值低于水泥面層與TPR鞋底的摩擦系數(shù)試驗(yàn)值，標(biāo)準(zhǔn)滑塊與其他兩種面層的摩擦系數(shù)試驗(yàn)值都高于鞋底與面層的摩擦系數(shù)試驗(yàn)值。

表2 3種無障礙設(shè)施地面面層與3種鞋底的摩擦試驗(yàn)結(jié)果

表3 無障礙驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)滑塊的摩擦試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，無障礙設(shè)施地面面層越光滑（無障礙設(shè)施使用一階段后，地面面層變得光滑是無法避免的事實(shí)），不同材料鞋底的COF（Coefficient of Friction，摩擦系數(shù)）值的差異越不明顯，這一結(jié)果提示無障礙設(shè)施地面面層使用一段時(shí)間后，地面面層變得光滑，這時(shí)不同材料鞋底與面層的摩擦系數(shù)相差不大，都很低（摩擦系數(shù)都低于規(guī)范規(guī)定的0.5），是有安全隱患的，要及時(shí)對無障礙設(shè)施地面面層進(jìn)行維保。試驗(yàn)結(jié)果還顯示，TPR鞋底的摩擦系數(shù)隨著地面粗糙度的增加而增加，且在幾種狀態(tài)的試驗(yàn)中，TPR鞋底的摩擦系數(shù)均較大，說明TPR材料的鞋底抗滑性能較好。

3.2 無障礙設(shè)施地面面層污染后的抗滑性能試驗(yàn)

在無障礙設(shè)施投入使用后，設(shè)施地面面層會遭受污染。對江蘇4個(gè)城市無障礙設(shè)施地面常見污染的調(diào)查結(jié)果表明，水濕污染（根據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國每年因地面濕滑而摔倒致死的老人近百萬人[3]）、灰塵污染最為常見，也最符合運(yùn)維階段的地面面層實(shí)況，故本試驗(yàn)選取在水濕和浮塵兩種污染狀態(tài)下研究無障礙設(shè)施地面污染后的抗滑性能。

由表4可知，地面被污染后摩擦系數(shù)快速下降，試驗(yàn)中水泥面層水濕后摩擦系數(shù)下降最少，考慮在雨天等天氣無障礙設(shè)施使用較少，所以試驗(yàn)灑水量按地面返潮和早晨濕氣侵染狀態(tài)控制，水濕污染輕微，沒有形成水膜，卻讓地面面層更干凈，面層細(xì)孔露出，增加了與鞋底接觸時(shí)的摩擦系數(shù)?，F(xiàn)代物理學(xué)中就摩擦力和實(shí)際接觸面積關(guān)系的研究結(jié)果表明，分子吸引力和接觸面相互吸引的分子對的數(shù)目成正比，而接觸面上的分子對和分子排布成的實(shí)際面積成正比，摩擦力和實(shí)際接觸面積成線性關(guān)系。[4]但在無障礙設(shè)施運(yùn)維階段，不排除在大中雨天氣、嚴(yán)重結(jié)露時(shí)節(jié)有人在無障礙設(shè)施地面行動，這時(shí)的地面因水分充足，存在表面水膜，水泥面層的摩擦系數(shù)會大大降低。表4同樣表明，各種浮塵污染對地面面層抗滑性能影響非常大。地面因浮塵飄落形成的污染使得摩擦系數(shù)急劇下降，且比水污染下降更多，這是因?yàn)槟壳笆墟?zhèn)范圍內(nèi)，對土方開挖、回填、出場渣土、主體施工和裝修階段揚(yáng)塵進(jìn)行控制和監(jiān)測，有效遏制了較大粒徑顆粒塵土的產(chǎn)生和撒落，但細(xì)小粒徑的塵土顆粒因?yàn)橘|(zhì)量太輕，目前施工現(xiàn)場不能有效控制其飄散，容易附著在進(jìn)出車輛、人、材料機(jī)具身上，帶出施工場地，進(jìn)入城市各處。這些浮塵顆粒細(xì)、質(zhì)量輕、外表光滑，在無障礙設(shè)施地面形成像油似的潤滑層，導(dǎo)致地面抗滑性能下降較多。規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)測試條件下3種地面的摩擦系數(shù)見表3，污染狀態(tài)下的摩擦系數(shù)損失率見表5。由表5可知，水泥面層損失率較小，其他面層較大，可見摩擦系數(shù)損失率和地面粗糙度成反比。這個(gè)結(jié)果提示在常年受到水濕和浮塵污染的環(huán)境中，無障礙設(shè)施地面面層可優(yōu)先考慮選用水泥面層?？紤]目前市場預(yù)拌混凝土供應(yīng)和使用的多數(shù)情況，可優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥拌制的C25C30強(qiáng)度等級的細(xì)石混凝土，同時(shí)對面層進(jìn)行拉毛處理。

表4 無障礙設(shè)施地面受水和浮塵污染后的摩擦試驗(yàn)結(jié)果

表5 地面在不同污染狀況下的摩擦系數(shù)平均損失率

3.3 鞋底材料與污染的交互作用

不同材料鞋底在不同污染狀態(tài)下與面層的摩擦系數(shù)見表6。由表6可知，橡膠鞋底、TPR鞋底、EVA鞋底在水濕污染狀態(tài)下摩擦系數(shù)高于浮塵污染狀態(tài)，這種差異應(yīng)該是在試驗(yàn)條件下污染物黏度不同造成的。試驗(yàn)狀態(tài)仍在水濕污染和浮塵污染狀態(tài)下進(jìn)行。橡膠、TPR、EVA材料的鞋底在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)條件下的摩擦系數(shù)平均值為0.872、0.637、0.839，不同材料鞋底在不同污染狀態(tài)下摩擦系數(shù)損失率見表7。由表7可見，當(dāng)?shù)孛嬗谐B(tài)污染時(shí)，3種材料鞋底的摩擦系數(shù)下降幅度都很大，說明保持地面的清潔和干燥對維持地面防滑性能很重要。綜合前述試驗(yàn)結(jié)果可知，地面面層和地面污染物共同影響鞋子（其實(shí)也是人在行進(jìn)狀態(tài)下）的抗滑性能，這與陜西科技大學(xué)杜堅(jiān)做的鞋底止滑研究結(jié)果一致。

表6 不同材料鞋底在不同污染狀態(tài)下的摩擦系數(shù)

表7 不同材料鞋底在污染狀態(tài)下的摩擦系數(shù)平均損失率

GB50642—2011未對無障礙設(shè)施地面面層的抗滑指標(biāo)設(shè)立專門的測試方案，而是借用了《建筑裝飾工程石材應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》的指標(biāo)和試驗(yàn)方法。周序洋、錢藝柏等提出適應(yīng)我國國情的無障礙設(shè)施地面防滑施工驗(yàn)收指標(biāo)和試驗(yàn)方法，他們提出的防滑試驗(yàn)指標(biāo)見表8[5]。北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司袁海燕[6]在石材面磚防滑技術(shù)指標(biāo)對比研究中提出，擺式儀測試的擺值(單位為BPN，British Pendulum Number）和拉力計(jì)測試的摩擦系數(shù)值是相關(guān)的，滿足同樣防滑性能條件下，擺式儀的擺值不宜小于65 BPN，摩擦系數(shù)不宜小于0.55。同樣按照美國保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室（UL)和美國材料與測試學(xué)會（ASTM)提供的測試結(jié)果，摩擦系數(shù)小于0.40為非常危險(xiǎn)范圍，摩擦系數(shù)在0.40～0.50為危險(xiǎn)環(huán)境范圍，摩擦系數(shù)在0.50～0.60為基本安全環(huán)境范圍，摩擦系數(shù)大于0.6為非常安全范圍。因此，在干燥狀態(tài)下，地面材料的靜摩擦系數(shù)在0.50以上即可確認(rèn)達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，如果摩擦系數(shù)在0.50以下，則認(rèn)為未達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。[7]

表8 城鄉(xiāng)道路、廣場和建筑地面防滑試驗(yàn)指標(biāo)

4 結(jié)論

無障礙設(shè)施地面面層竣工驗(yàn)收時(shí)，若采用GB50642—2011的測試方法，測試條件會比較理想化，與地面面層使用時(shí)的真實(shí)狀態(tài)不吻合，故需對測試結(jié)果進(jìn)行二次修正備案后再提交給運(yùn)維部門，提示后期的地面實(shí)際抗滑性能應(yīng)參考修正后的數(shù)值，但項(xiàng)目竣工驗(yàn)收的“無障礙設(shè)施地面抗滑性能檢查記錄”還是用現(xiàn)場驗(yàn)收測試記錄存檔，這是執(zhí)行GB50642—2011必須做到的。