无障碍设施地面抗滑性能测试分析

周 文 波，逯 绍 慧，周 一 唯，桂 友

（1.江苏开放大学，南京 210019；2.南京建工集团，南京 210000；3.西华师范大学，南充 637000；4.江苏华冠建设工程公司，南京 210000）

安全性能是无障碍设施设计、施工和运维阶段质控要点和重点。无障碍设施地面抗滑性能合格与否，不仅关系到使用的舒适性、方便性，更关系到使用的安全性。因此，无障碍设施地面抗滑性能在项目竣工验收时不仅要符合按图、按规范施工的基本要求，而且抗滑指标数值的测试也务必做到客观、科学、系统，要能反映运维阶段抗滑指标的真实状态。

1 现行规范中地面抗滑性能施工验收时的标准测试

涉及防滑安全的无障碍设施地面主要有坡道、缘石坡道、轮椅坡道、盲道、无障碍出入口、无障碍通道和厕所等。目前，我国在地面设计方面尚没有统一的抗滑指标，国际上不同国家的测试标准和试验方法还不能完全互认。无障碍设施地面直接关系到使用者安全的抗滑指标一直没有明确的量化要求，现行《无障碍设施施工验收及维护规范》（GB50642—2011）[1]推荐用实验室实测抗滑系数和抗滑摆值这两个指标。这两个指标首先考虑设施的地面为室内和室外两种情况，其次根据坡度不同将设施地面分为平地和坡面，最后再考虑面层的干、湿情况。GB50642—2011对抗滑性能检测的基本要求有：①抗滑系数测试基本要求。抗滑系数测定区域或样品不小于100 mm×100 mm；每次测定前，样品表面要保持清洁，摩擦块为聚氨酯耐磨合成橡胶，硬度值为IRD 90±2；校正板水平放置，测试中拉力计始终水平缓慢拉动。②抗滑摆值的测试基本要求。橡胶片对面层的正向静压力为（22.2±0.5）N，橡胶片为邵尔硬度值90±1的4S橡胶，测点应干燥清洁，无灰尘、杂物、油污等。可见，GB50642—2011中的验收测试基本按实验室理想条件设计。这种干净整洁的地面与施工现场实际状况以及投入使用后的真实状况显然会有差异，所以按GB50642—2011要求的抗滑测试方法测得的数据，应考虑后期使用时地面面层的影响因素而做出合理的调整，并作为二次数据另外单独记录存档。将污染后地面的抗滑性能测试数据与规范条件下的测试数据对比分析，可以真正了解使用阶段地面抗滑性能的变化。

无障碍设施的地面抗滑性能在实际使用阶段会受地面面层坡度、粗糙度、干湿度、污染物性能以及鞋底摩擦性能等因素影响。其中，面层坡度、粗糙度主要取决于施工和运维阶段由施工方和管理方采取的系统管理及质保措施，要做到与国标要求基本一致，但无障碍设施在真正使用阶段面临的面层水污染、浮尘污染以及鞋底材料等对抗滑性能的影响也不容忽视。本文从不同材料鞋底与无障碍面层不同状态下的交互作用出发，测试了几种常见材料鞋底与地面面层在验收标准态、水湿污染态、浮尘污染态下的抗滑性能，为GB50642—2011中的抗滑测试数值提供修正参考，也为无障碍设施地面的运维提供科学依据。

2 试验设计

测试选择了3种常见材料鞋底的成品鞋（见图1）、3种面层（见图2）、2种污染状态进行3因素交互试验，测出对应状态下的摩擦系数（抗滑性能），将测试结果与无障碍设施施工验收标准测试结果相比较，为修正测试值提供科学依据。本试验在无障碍设施竣工后的现场进行，用真实的鞋和投入使用的无障碍坡道测试摩擦系数，并在同条件下进行规范要求的标准测试，对测试值进行记录和比较：①成品鞋鞋底为市场上常见的3种材料，分别为橡胶、TPR（热塑性橡胶）、EVA（树脂）；②无障碍设施选用坡度为1∶12的坡道地面，面层为花岗岩机切板、水泥及沥青混凝土3种（2018—2020年，以江苏为例，城镇的无障碍设施新建或改造时，地面面层以这3种材料最为常见）；③地面面层污染状态为无污染的规范验收标准态、水湿污染态及浮尘污染态3种（对江苏省的泗阳县、安海市、昆山市、南京市无障碍设施运维情况的调查表明，面层最常见污染为水湿和城建产生的浮尘颗粒，所以本次研究只对这2种面层污染状态与规范验收标准态进行测试比较）。测试选用的材料情况见表1。

表1 测试选用的材料情况

图1 测试选用的3种材料成品鞋鞋底

图2 测试选用的3种面层坡道地面

本次试验选用穿了2个月、洗后晾干的运动鞋（比较接近使用无障碍设施人群的真实鞋底状态），将地面和鞋楦上的鞋底固定在止滑仪器的平板夹具上，确保鞋楦直向前滑行，加压使鞋底和地面接触5 s后开始防滑测试。鞋底以预设速度滑行至终点时一次测试结束，系统自动显示并记录鞋底滑动过程中的摩擦系数，每组重复3次，记录测试平均值。

3 试验结果分析

3.1 不同面层与不同材料鞋底的相互作用

表2给出3种不同材料鞋底与无障碍设施地面面层的摩擦系数平均值和95%的置信区间。由表2可知，在待验收的3种地面中，水泥地面摩擦系数较大；在3种材料鞋底中，橡胶鞋底摩擦系数最小，TPR鞋底的摩擦系数最大。从试验结果可知，鞋底材料和地面面层对无障碍设施抗滑性能的影响是存在交互作用的，这个试验数值与制鞋业的研究结果一致，也与体育界对鞋底与地面摩擦交互作用的研究结果一致。[2]在同条件下按规范的标准方法及要求测得的摩擦系数见表3。由表3可知，标准滑块与水泥面层的摩擦系数试验值低于水泥面层与TPR鞋底的摩擦系数试验值，标准滑块与其他两种面层的摩擦系数试验值都高于鞋底与面层的摩擦系数试验值。

表2 3种无障碍设施地面面层与3种鞋底的摩擦试验结果

表3 无障碍验收标准滑块的摩擦试验结果

试验还发现，无障碍设施地面面层越光滑（无障碍设施使用一阶段后，地面面层变得光滑是无法避免的事实），不同材料鞋底的COF（Coefficient of Friction，摩擦系数）值的差异越不明显，这一结果提示无障碍设施地面面层使用一段时间后，地面面层变得光滑，这时不同材料鞋底与面层的摩擦系数相差不大，都很低（摩擦系数都低于规范规定的0.5），是有安全隐患的，要及时对无障碍设施地面面层进行维保。试验结果还显示，TPR鞋底的摩擦系数随着地面粗糙度的增加而增加，且在几种状态的试验中，TPR鞋底的摩擦系数均较大，说明TPR材料的鞋底抗滑性能较好。

3.2 无障碍设施地面面层污染后的抗滑性能试验

在无障碍设施投入使用后，设施地面面层会遭受污染。对江苏4个城市无障碍设施地面常见污染的调查结果表明，水湿污染（根据卫生部统计数据，我国每年因地面湿滑而摔倒致死的老人近百万人[3]）、灰尘污染最为常见，也最符合运维阶段的地面面层实况，故本试验选取在水湿和浮尘两种污染状态下研究无障碍设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数快速下降，试验中水泥面层水湿后摩擦系数下降最少，考虑在雨天等天气无障碍设施使用较少，所以试验洒水量按地面返潮和早晨湿气侵染状态控制，水湿污染轻微，没有形成水膜，却让地面面层更干净，面层细孔露出，增加了与鞋底接触时的摩擦系数。现代物理学中就摩擦力和实际接触面积关系的研究结果表明，分子吸引力和接触面相互吸引的分子对的数目成正比，而接触面上的分子对和分子排布成的实际面积成正比，摩擦力和实际接触面积成线性关系。[4]但在无障碍设施运维阶段，不排除在大中雨天气、严重结露时节有人在无障碍设施地面行动，这时的地面因水分充足，存在表面水膜，水泥面层的摩擦系数会大大降低。表4同样表明，各种浮尘污染对地面面层抗滑性能影响非常大。地面因浮尘飘落形成的污染使得摩擦系数急剧下降，且比水污染下降更多，这是因为目前市镇范围内，对土方开挖、回填、出场渣土、主体施工和装修阶段扬尘进行控制和监测，有效遏制了较大粒径颗粒尘土的产生和撒落，但细小粒径的尘土颗粒因为质量太轻，目前施工现场不能有效控制其飘散，容易附着在进出车辆、人、材料机具身上，带出施工场地，进入城市各处。这些浮尘颗粒细、质量轻、外表光滑，在无障碍设施地面形成像油似的润滑层，导致地面抗滑性能下降较多。规范标准测试条件下3种地面的摩擦系数见表3，污染状态下的摩擦系数损失率见表5。由表5可知，水泥面层损失率较小，其他面层较大，可见摩擦系数损失率和地面粗糙度成反比。这个结果提示在常年受到水湿和浮尘污染的环境中，无障碍设施地面面层可优先考虑选用水泥面层。考虑目前市场预拌混凝土供应和使用的多数情况，可优先选用普通硅酸盐水泥拌制的C25C30强度等级的细石混凝土，同时对面层进行拉毛处理。

表4 无障碍设施地面受水和浮尘污染后的摩擦试验结果

表5 地面在不同污染状况下的摩擦系数平均损失率

3.3 鞋底材料与污染的交互作用

不同材料鞋底在不同污染状态下与面层的摩擦系数见表6。由表6可知，橡胶鞋底、TPR鞋底、EVA鞋底在水湿污染状态下摩擦系数高于浮尘污染状态，这种差异应该是在试验条件下污染物黏度不同造成的。试验状态仍在水湿污染和浮尘污染状态下进行。橡胶、TPR、EVA材料的鞋底在规范标准条件下的摩擦系数平均值为0.872、0.637、0.839，不同材料鞋底在不同污染状态下摩擦系数损失率见表7。由表7可见，当地面有常态污染时，3种材料鞋底的摩擦系数下降幅度都很大，说明保持地面的清洁和干燥对维持地面防滑性能很重要。综合前述试验结果可知，地面面层和地面污染物共同影响鞋子（其实也是人在行进状态下）的抗滑性能，这与陕西科技大学杜坚做的鞋底止滑研究结果一致。

表6 不同材料鞋底在不同污染状态下的摩擦系数

表7 不同材料鞋底在污染状态下的摩擦系数平均损失率

GB50642—2011未对无障碍设施地面面层的抗滑指标设立专门的测试方案，而是借用了《建筑装饰工程石材应用技术规程》《城镇道路路面设计规范》的指标和试验方法。周序洋、钱艺柏等提出适应我国国情的无障碍设施地面防滑施工验收指标和试验方法，他们提出的防滑试验指标见表8[5]。北京市市政工程设计研究总院有限公司袁海燕[6]在石材面砖防滑技术指标对比研究中提出，摆式仪测试的摆值(单位为BPN，British Pendulum Number）和拉力计测试的摩擦系数值是相关的，满足同样防滑性能条件下，摆式仪的摆值不宜小于65 BPN，摩擦系数不宜小于0.55。同样按照美国保险商实验室（UL)和美国材料与测试学会（ASTM)提供的测试结果，摩擦系数小于0.40为非常危险范围，摩擦系数在0.40～0.50为危险环境范围，摩擦系数在0.50～0.60为基本安全环境范围，摩擦系数大于0.6为非常安全范围。因此，在干燥状态下，地面材料的静摩擦系数在0.50以上即可确认达到安全标准，如果摩擦系数在0.50以下，则认为未达到安全标准。[7]

表8 城乡道路、广场和建筑地面防滑试验指标

4 结论

无障碍设施地面面层竣工验收时，若采用GB50642—2011的测试方法，测试条件会比较理想化，与地面面层使用时的真实状态不吻合，故需对测试结果进行二次修正备案后再提交给运维部门，提示后期的地面实际抗滑性能应参考修正后的数值，但项目竣工验收的“无障碍设施地面抗滑性能检查记录”还是用现场验收测试记录存档，这是执行GB50642—2011必须做到的。