浅析塑胶跑道拉伸性能的影响因素

摘要：塑胶跑道作为目前体育运动场的重要地面使用质料之一，近些年来得到越来越多使用。塑胶跑道的特性：抗静电、防腐蚀、耐热、耐冷、无毒、无害、有条件的自洁、且抗老化性好、使用寿命长，深受大多儿童活动场地、青少年活动场地、体育馆等及学校的认可。塑胶跑道新国标GB 36246-2018实施，也让全行业对塑胶跑道物理性能的重视提升到了新的高度。本文阐述了塑胶跑道施工过程中可能对拉伸性能产生影响的各项因素。

关键词：塑胶跑道；拉伸性能；耐用性。

1.塑胶跑道面层

跑道又称全天候运动跑道,由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成。目前国内常见的塑胶跑道种类有三种：

1）混合型塑胶跑道又称为传统型塑胶跑道,由于受其合成及施工工艺的限制,该类型塑胶跑道存在着如下问题:制造安装及使用过程中存在的不环保因素、手工操作导致跑道硬度和磨擦系数不易控制、完成面平整度较差.现场施工很难保证厚度与均一性;其结构特点导致跑道易掉粒、易起泡、弹性差等弊端。

2）透气型塑胶跑道于2000年初期引进我国,由于该类型塑胶跑道采用机械化施工工艺,施工速度快,造价较低,近年来被广泛应用于中小学校等以训练教学为主的场合。但由于该跑道运动力学性能差、抗钉柬和耐磨性能相对薄弱,所以不适合用于专业体育场馆等竞技性场所。同时,由于我国材料技术的限制与行业内无序的市场竞争导致该产品质量与环保性能难以保证。

3）橡胶预制型塑胶跑道为塑胶跑道的高端产品,具有良好的运动性能与环保安全性。包括2008年北京奥运会在内的历届奥运会主场地均采用该类型产品,其优良品质由此可见一斑。目前,预制型橡胶跑道的优良的运动性能、环保性能和合理的性价比在我国已受到专业机构及社会大众的认同与重视。

塑胶跑道对于合成材料面层在断裂临界状态下拉伸强度和伸长率的测试非常重要,以保证适宜原材料的比例、层数、固化和处理加工的正确使用。塑胶跑道应选用有信誉的制造商和安装者在其质控体系中都有最低数值的规定。面层不符合规定要求的几种情况:

1. 橡胶没有正确地加工处理。如不正确的混合或者与原材料的比例不当,或者原材料之间不兼容,或者加工处理过程中天气条件不利。

2. 原材料不符合标准。如橡胶颗粒大小不符,原材料供应控制不当。或者树脂中含有过高比例的无机填充物。

以上所有问题都可能导致面层与某些关键的标准要求不符。当然,这种不符合要求之处,可通过测试整个场地设施找出来。但是，如果配料只能适合于更小的允许范围,新建成的符合面层动力特性要求的场地就存在着更大的隐患,由于机械磨损和风化作用,场地性能就会加速恶化,缩短了使用寿命。

2.塑胶跑道拉伸性能

2.1塑胶跑道的拉伸性能影响因素

2.1.1 材料因素

1）拉伸强度与橡胶的结构有关：

分子量较小时，分子间相互作用的次价健就较小。所以在外力大于分子间作用时、就会产生分子间的滑动而使材料破坏。反之分子量大、分子间的作用力增大，胶料的内聚力提高，拉伸时链段不易滑动，那么材料的破坏程度就小。凡影响分子间作用力的其它因素均对拉伸强度有影响。

2）拉伸强度还跟温度有关：

高温下的拉伸强度远远低于室温下的拉伸强度。

3）拉伸强度跟交联密度有关：

随着交联密度的增加，拉伸强度增加，出现更加大值后继续增加交联密度，拉伸强度会大幅下降。硫化橡胶的拉伸强度随着交联键能增加而减小。能产生拉伸结晶的天然橡胶，弱键早期断裂，有利于主件的取向结晶，因此会出现较高的拉伸强度。通过硫化体系，采用硫黄硫化，选择并用促进剂，DM/M/D也可以提高拉伸强度，（碳黑补强除外，因为碳黑生热作用）。

4）拉伸强度与填充剂的有关：

补强剂是影响拉伸强度的重要因素之一，填料的料径越小，比表面积越大、表面活性越大补强性能越好。结晶橡胶的硫化胶，出现单调下降因为是自补强性非结晶橡胶如丁苯随着用量增加补强性能增加、过度使用会有下降趣向。低不和橡胶随着用量的增加达到更加在值可保持不变。

5）拉伸强度与软化剂的关系：

软化剂的不同对拉伸强度降低的程度也不同。一般天然橡胶适用于植物油类。非极性橡胶用芳烃油如SBR/IR/BR. 。如IIR /EPDM用石腊油、环烷油；NBR/CR用DBP/DOP.之类。

提高拉伸强度的其它方法有，用橡胶与树脂共混、橡胶化学改性、填料表面改性（如加桂烷等）。

2.1.2 施工因素

1）温度的影响

温度决定着化学反应的速度。温度高,反应就快,温度低反应就慢。温度高了之后,催化剂的量要适当调整,调整至反应速度跟施工速度同步。比如塑胶混合型跑道中间层,反应速度快了来不及摊开,反应速度慢了全部浆料流下底层,造成材料浪费,同时底层会因多了填充料而失去弹性。

2）湿度的影响

湿度也是影响质量的一个致命的因素。完工场地出现起层脱落,有可能是湿度惹的祸。所有的场地都要打底胶,为的是增强扒地能力,使塑胶层不脱离地面。当湿度较高时,地面有一定的水汽。 但胶水基本都是油性的,油水不兼容,使得胶水不能浸润地面,抑制了胶水的渗透能力,扒地能力也被极大地削弱。有些场地湿度较大,直接浮出底胶,施I后直接起层脱落。有部分胶水是水性的,水汽大时反应湿度反而加快,这要控制好度。

3）阳光强度的影响

材料定型固化时的温度极其重要,阳光强度直接影响产品的成型温度。温度高,材料膨胀。这就要求施工时控制好工程进度，比如早上什么时间开始,中午做什么工序，下午什么时间开始固化等。

4）日照时间的影响

日照时间也很重要,这影响到每天的工作量。冬季日照时间短,温差大,为了达到工艺要求，只能每天少量施工, 或者加大施工人员和设备数量,以确保材料成型条件在更合理的时间段。夏天也一样,要控制好节奏,不能贪多。

5）风速的影响

风速对稀释剂的挥发影响极大,稀释剂的不同挥发速度,会影响面层的品质。施I过程中,中间料总要保持一定含量的稀释剂 ,以控制粘度、流动性。这都需要施工人员经验累积,根据当天天气情况对稀释剂进行配比。

以上就是日常生活中影响塑胶跑道施工的一些常见因素,对于塑胶跑道在不同的天气因素下施工,施工师傅要做到随机应变,严格控制施工质量。因为塑胶跑道、球场材料属于多种化学实物混合搅拌，是经过化学-系列化学反 应而形成的高弹性体,所以在任何环境下施工,对场地质量起到关键性作用的除了材料本身以外,施工环境以及施工师傅的经验也起到决定性的作用。

3.总结

随着我国社会的进步，人民生活水平的提升，我国对体育教育重视程度日益提高，塑胶跑道运动场地已成为各体育场馆和大中小学的基础硬件之一，在广大中小学运动场大量铺设。2016年，经教育部向国家标准委提交了标准的修订立项申请，2018年正式实施的GB36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》，满足使用要求前提下，优化社会资源配置，为中小学校室外合成材料面层运动场地的设计、施工、验收提供指导和依据，从而为学生提供健康的锻炼环境，培养学生的终身体育意识，促进学校体育的可持续发展。本文希望通过以上总结能对塑胶跑道材料生产及施工工艺的提成起到一定的帮助。

参考文献：

[1] GB 36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》，中国标准出版社，2018

 作者简介：李爱民，男，1990- ，江苏省建筑工程质量检测中心有限公司，检测工程师，工程师