影响建筑地面与橡胶界面静摩擦问题分析＊

钟月威 毛 瑞 林燕娜 车佩奕 肖景红 黄旺达

（1广东轻工职业技术学院 广州 510300）（2佛山出入境检验检疫局检验检疫综合技术中心 广东 佛山 528237）

影响建筑地面与橡胶界面静摩擦问题分析＊

钟月威1毛 瑞1林燕娜1车佩奕1肖景红2黄旺达2

（1广东轻工职业技术学院 广州 510300）（2佛山出入境检验检疫局检验检疫综合技术中心 广东 佛山 528237）

分析了法向载荷、陶瓷砖表面材料性质、表面干湿污染对建筑地面与橡胶界面静摩擦影响因素。研究表明，当法向荷载不断增大时，地面砖的摩擦系数也会随之增大，同时在材质不一样的砖面摩擦系数的变化也会有所差别，但总体上建筑地面与橡胶界面静摩擦系数是随着法向荷载的增大而增强的。特别要注意的是建筑地面表面的干湿因素，在一定的法向荷载下，表面干湿程度对地面砖的摩擦系数的影响不明显，甚至没有影响，但当法向荷载增大到一定程度的时候，表面干湿程度对建筑地面的摩擦系数影响尤其明显，该因素为正常人的体重荷载下对建筑地面与橡胶界面静摩擦性能影响的主要因素。

静摩擦 法向荷载 表面材料的性质变化 表面干湿污染

前言

陶瓷地面砖包括抛光砖、釉面砖、仿古砖等。近年来，随着陶瓷工艺技术的提高和人们消费水平的提升，高档光滑的地面材料产品已越来越多地被应用到建筑行业当中。但随之而来的地面防滑安全问题也日渐突出。随着我国建筑地面防滑安全这个公共安全新问题的出现，建筑地面防滑性能的测定及其相关技术标准规范的颁布已到了刻不容缓的地步。基于摩擦学原理，利用水平拖拉方法进行实验研究，重点分析法向载荷、陶瓷砖表面材料性质、表面干湿污染对建筑地面与橡胶界面静摩擦的影响因素。

1 实验方法

依照GB／T 4100－2006《陶瓷砖中国标准试验方法》附录M，我国标准摩擦系数计算公式：

式中：C——摩擦系数；

R——4次拉力读数之和，N；

n——拉动次数4；

G——50N重块的重力，N；

g＝10kg／N，依照ASTM C 1028－07《陶瓷砖美国标准试验方法》。

美国标准摩擦系数的计算公式：

式中：Xd——干法下摩擦系数校正值；

XW——湿法下摩擦系数校正值；

R1——在标准版上4次拉力读数之和，N；

N——拉动次数4；

C——摩擦系数；

R——在样品上12次拉力读数之和，N；

n——拉动次数12；

W——24kg的重块的质量，kg；

X——校正值，干法下X＝Xd；湿法下X＝XW。

主要采用水平拖拉方法在摩擦测试装置上进行建筑地面与橡胶界面的摩擦性能实验。使用的仪器设备分别为C03774型静摩擦系数测定仪、水平尺等。

1.1 法向荷载

抽取不同地面砖作为样品，每样品数量为3块，规格为200mm×200mm，然后将样品的表面清洗干净、烘干、编号，把样品放在摩擦测试装置上，在样品上加上不同规格的重块，再用电子测力计（见图1）水平拖拉橡胶测试板，当样品刚好被拖动至记录最大的拉力值时，把样品旋转90°，重复试验。

图1 电子测力计

1.2 表面材料的性质变化

用相机拍下不同样品（抛光砖、仿古砖、釉面砖）的表面图片，编号，把样品放在摩擦测试装置上加上相同重物的方法控制法向荷载一样，再用电子测力计水平拖拉橡胶测试板，当样品刚好被拖动至记录最大的拉力值时，把样品旋转90°，重复试验。

1.3 表面干湿污染

把样品放在水中浸泡0.5h，然后放在摩擦测试装置上，并在其表面洒上一层水，控制其法向荷载，然后用电子测力计水平拖拉橡胶测试板，当样品刚好被拖动至记录最大的拉力值时，把样品旋转90°，重复试验，把得到的结果与干燥条件下的结果进行对比。

2 试验结果与讨论

2.1 法向荷载对建筑地面与橡胶界面的摩擦性能的影响

根据实验结果，绘制出图2为干法条件不同法向载荷下（W1＝5kg，W2＝24kg）的摩擦系数的对比情况（见图2）。

图2 干法条件下两个不同负载之间的摩擦因子

由图2的对比可知，建筑地面与橡胶界面的摩擦系数依据法向荷载的增大而增大，从图2还可以看出，不同地面砖的摩擦系数的差距也有所不同，但总体上摩擦系数的大小是随着法向荷载的增大而呈现增大的趋势。

根据实验结果绘制出湿法状况不同法向载荷下（W1＝5kg，W2＝24kg）的摩擦系数之间的对比情况（见表3）。

图3 湿法条件下两个不同负载之间的摩擦因子

由图3可知，在湿法条件下，出现了法向荷载的改变对部分类型的地面砖摩擦系数影响较大的现象。

综上所述法向荷载与建筑地面－橡胶界面的摩擦性能有正相关性，摩擦系数会随着法向荷载的增大而增大，只是在不同的条件下影响程度出现了一定的差距。

2.2 陶瓷砖表面材料的性质变化对陶瓷砖和橡胶界面的摩擦性能的影响

根据实验结果，列出如表1所示法向荷载5kg摩擦性能测试分析对比。

表1 法向荷载5kg摩擦性能测试分析表

根据实验结果可列出如表2法向荷载23.9kg下的摩擦系数分析对比。

由表2的实验结果可知，地面砖表面材质的变化对摩擦系数有一定的影响，如B仿古砖、J马赛克与H抛光砖，由于表面材质的变化而造成摩擦系数相差较大。材质不同的砖面摩擦系数的变化比例也会有所差别，但总体上摩擦系数是随着法向荷载的增大而增大。

表2 法向荷载23.9kg摩擦性能测试分析表

2.3 表面干湿污染对建筑地面橡胶界面的摩擦性能的影响

根据实验结果，绘制出相同法向载荷下的摩擦系数对比情况（见表4）。

图4为根据试验数据，制作出法向荷载为5kg的摩擦系数对比图。

图4 表面干湿情况下法向载荷为5kg的摩擦因数的对比

在法向荷载较小的情况下，干湿法试验得出的摩擦系数的大小差距不大，但总体趋势是干燥表面的地面砖的摩擦系数较湿水表面的摩擦系数大，但在较小法向荷载下，干湿面对建筑地面与橡胶界面的摩擦性能的影响不大。

图5为根据试验数据，制作出法向荷载为24kg的摩擦系数对比图。

在法向荷载较大的情况下，干、湿法实验得出的摩擦系数的差距较大。从图4、图5可以看出，干法实验下摩擦系数明显比湿法试验下的摩擦系数大，显然可以得出在法向荷载较大的情况下，地面砖的干湿表面的摩擦系数相差较大。

3 结语

影响建筑地面与橡胶界面静摩擦性能的因素很多，本实验主要针对法向荷载、表面材质变化、表面干湿污染等3个因素进行探讨。当法向荷载不断增大时，地面砖的摩擦系数也会随之增大，同时在材质不同的砖面上的摩擦系数的变化比例也会有差别，但建筑地面与橡胶界面摩擦系数是随着法向荷载的增大而增强的。特别要注意的是建筑地面表面的干湿污染这一个因素，在一定的法向荷载下，表面干湿程度对地面砖的摩擦系数的影响不明显，甚至没有影响，但是当法向荷载增大到一定程度的时候，表面干湿程度对建筑地面的摩擦系数影响特别明显，干燥地面与潮湿地面之间的摩擦系数相差较大，也就是说要注意建筑地面的干湿污染，因为该因素是在正常人的体重荷载下对建筑地面与橡胶界面静摩擦性能影响的主要因素。

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8 彭旭东，孟祥铠，李纪云.冰面上橡胶滑动摩擦特性的数值分析.润滑与密封，2006（6）：4～7

Analysis of Impacting Building Ground and Rubber Colloid Interface＇s Static Friction Questions

Zhong Yuewei1，Mao Rui1，Lin Yanna1，Che Peiyi1，Xiao Jinghong2，Huang Wangda2（1Guangdong Industry Technical College，Guangzhou，510300）（2Inspection ＆ Quarantion Technology Center of Foshan Entry－Exit Inspection ＆ Quarantion Bureau，Guangdong，Foshan，528237）

This article analyzes vertical loading and tile surface materials＇properties and the influence factors between surface dry wet pollution to building ground and rubber colloid interface＇s static friction.Research shows that when the vertical loading increasing，the friction coefficient of floor tile will then increase.Meanwhile，the change proportion of friction coefficient will be also different according to various smooth degree and materials in the tiles，but overall，the static friction performances of the building ground and rubber colloid interface are enhanced along with vertical loading increasing.It should be paid more attention to dry wet factors of building ground surface.In certain vertical loading，the influence from surface dry wet degree to floor tiles＇friction coefficient is not obvious and even not exist.But when the vertical loading increases to a certain degree，the influence from surface dry wet degree to floor tiles＇friction coefficient becomes particularly obvious.The factor is the major one of the influence factors that the load building ground impacts rubber colloid＇s static friction performance under normal weight.

Static friction；Vertical loading；Qualitative change of surface materials；Surface dry wet pollution

TQ174

A

1002－2872（2011）12－0029－03

广东轻工职业技术学院第十届大学生“挑战杯”课外学术科技项目。

毛瑞（1965－），硕士，副教授；主要从事建筑材料的教学与研究。E－mail：ruimao1121＠163.com