谢韵 熊英

摘要：当前，常用的合成材料弹性面层有塑胶、丙烯酸、硅PU、人工草坪等。本文详细分析了运动面层材料的物理机械性能。

关键词：运动面层材料;分类;物理性能

随着公众校园安全需求的增长，将跑道安全的关注度推向高潮。教育部高度重视，采取一系列措施及时介入指导，并邀请专业监测机构现场抽样检测，以便在最短时间内控制恶性事件的蔓延。在这一系列事件推动中，更加了解到，跑道运动面层材料的化学性能对学生有着显著影响，有毒的运动面层材料会对学生身体健康产生很大的负面影响及危害。运动面层材料的环保问题能在短时间内被人感受到，主要从感受到积累不适感再到爆发。经常忽略了运动面层材料的物理性能，其对人体腿部的影响是一个漫长过程，可能会造成持续性损伤，最终形成不可逆破坏。

一、运动场地面层简介

运动场地面层是指场地的表面层，能满足运动项目所需的摩擦、保护、标识、色彩、反光等特性要求。按材料分为合成面层和非合成面层，其中，合成面层又称为全天候面层，是高分子合成材料制成的面层，有现场拌和材料铺设，也有现场卷材或块状材料铺设。而非合成面层又称为天然材料面层，是最环保的场地面层材料，广泛用于室外体育项目，如网球、篮球、排球、橄榄球、棒垒球、足球、沙滩足球、沙滩排球和滑冰滑雪项目，以及室內体育项目中，如篮球、排球、羽毛球、健身操、体育舞蹈等。运动场地面层的选用应根据使用功能、环境和投资确定。

二、运动面层材料类型

1、塑胶。塑胶主要材料为聚氨酯塑胶弹性体，广泛应于各类田径场、羽毛球场、网球场、篮球场等场地。根据材料结构不同划分为：全塑型、复合型、混合型和透气型，可适应对不同场合和成本的要求。塑胶场地具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，雨后能立即使用，增加利用时间，提高场地使用率。具有适度的弹性及反弹力，有利于速度和技术的发挥，降低运动伤害。具有一定的抗紫外线能力和耐老化力，透气性和疏水性好，使用寿命7～8年。强度高，能满足各种高强度运动和运动机械的滚压。对基础要求不高，能在水泥混凝土地面或沥青混凝土基层上使用。

2、丙烯酸。以丙烯酸为主要材料，适量加入石英砂，经多遍涂敷在场地基层。丙烯酸适用于篮球场、网球场、羽毛球场、排球场等场地。按材料工艺分为硬地、弹性丙烯酸。丙烯酸材料绿色环保，有极强的抗紫外线性能，适用于各种气候条件，维护保养便利，颜色鲜艳持久不退，使用寿命在5年以上。其中硬地丙烯酸建设费用低、耐磨性好，弹性丙烯酸减震性好，可减轻脚部和腿部所受震动。由于丙烯酸面层厚度较薄，对基层要求高，一般采用沥青混凝土基层，混凝土基层容易出现细小裂缝影响面层质量需预先处理。施工对天气和气温有严格要求，场地潮湿、温度不达标均会影响施工质量。施工周期长，硬地丙烯酸涂层数量有7层，弹性丙烯酸涂层数量达11层。

3、硅PU。硅PU是一种以聚氨酯（PU）材料与含有有机硅成分的材料复合在一起生产出来新型场地材料。适用于篮球场、网球场、排球场、羽毛球场、体操场等场地。上硬下弹上层结构，弹性稳定均匀。耐候性好，自然环境下长期保持鲜艳色彩，使用寿命在8年以上。无需特别的维护保养，清洁容易。材料环保安全无味。可直接在新旧混凝土基层上使用，减少基础地面处理成本。

4、人造草坪。人造草坪是以仿草叶状的合成纤维植入机织基布，背面涂布起固定作用的涂层。广泛应用于足球场、网球场、篮球场等各种运动场地。可全天候持续使用，透水透气不受雨雪天气影响，场地使用率高，使用寿命可达10年左右。材质符合环保要求，安全无毒，富有弹性，阻燃性好。成品施工，施工周期快，维护简单，养护费用低。场地线条采用不同颜色草坪裁剪拼接而成，无需单独划线，整体性好。对基础质量要求不高，可在硬土或混凝土基层直接铺设。

三、运动场地面层材料行业发展

运动场地面层材料市场热度高涨，其应用市场得到跨越式发展的根本原因在于技术、安全、品种的革新。用户需求的爆发式增长丰富了运动场地面层材料的应用市场。一方面，运动场地面层材料的产业链中原料及供应商的进一步推动，有利于产业源端的重组升级，优化产业流程;另一方面，运动场地面层材料技术、品质、品种的更新迭代，有利于产品的不断升级和质量改进，进一步满足用户的新需求，有利于产业进一步发展。

四、运动面层材料物理性能

在教育部教育装备研发中心牵头带领下，中国建材检测认证集团有限公司、清华大学等多家检测机构、生产和施工企业共同起草了GB 36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》，于2018年5月14日发布，同年11月1日正式实施。该标准列出了运动合成面层材料的一系列环保性能指标，还提出了物理性能指标。标准中现浇与预制面层的物理性能指标包括：冲击吸收、垂直变形、防滑值、拉伸强度、拉断伸长率和阻燃性。合格判定指标如表1所示。

五、冲击吸收与垂直变形

GB36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》中冲击吸收及垂直变形两项指标主要与人体在运动中的保护性能有关，指标的设定涉及材料学、动力学、运动健康、人体骨骼等多方面。中小学生正处于一个好动年龄，充满活力、好奇心、好胜心，干劲十足，但在活动中难免发生碰撞，甚至造成严重伤害，好的运动面层材料能保护中小学生骨骼在生长发育阶段不受磕破、扭曲和折断等，保护其骨骼正常健康的发育过程。

冲击吸收性能部分反映了材料的硬度及回弹性，而垂直变形性能反映了运动面层材料的压缩复原性。因此，这两个指标是衡量运动面层材料物理机械性能的首要指标。

检测中研究了大量检测数据，发现影响运动面层材料的冲击吸收性能与其厚度有一定关联。相同配方、材质送检样品，厚度不同，冲击吸收性能可能会差很多，特别是当现场抽样田径场地样品厚度小于12mm、球类场地样品厚度小于6mm时，三个温度的冲击吸收性能往往不合格。当样品厚度满足标准要求时，冲击吸收性能通常与运动面层材料的孔隙率或填充的弹性泡沫粒子有关。重物在20kg和550.25mm条件自由垂直下，落到接触运动面层材料，运动材料面层通过压缩变形吸收重物冲击能量，从而有效降低返回能量。一方面，这种压缩变形由材料本身弹性引起，另一方面，由施工成型过程中材料中的一些微小泡孔引起，这种孔壁厚而有弹性的闭孔泡孔能有效吸收一些重物产生的能量。在相同泡孔密度条件下，材料的压缩应变越大，其吸收冲击能量越大，在相同压缩应变前提下，泡孔多的运动面层材料冲击能量吸收优于泡孔密度少的材料。提高冲击能量吸收的另一种方法是在材料中添加弹性泡沫粒子，在检测中，泡沫粒子在同一位置的3次冲击很难达到压实应变，这更有利于回弹和反复吸收每次冲击能量。

垂直变形性能与冲击吸收性能原理相似。当运动面层材料弹性好时，受力后材料在垂直方向上的变形基本满足标准要求的0.6～3.0mm范围。GB 36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》对垂直变形性能无太多的温度要求，但冲击吸收性能检测有三个温度点要求，即2℃、232℃和502℃，许多检测样品在2℃时通过率不高，主要原因是材料耐低温性差，低温下易硬化。

综合性能符合标准要求的运动面层材料往往需从无毒无刺激性原材料、配方和施工铺设技术方面相互支持。随着技术的进步，未来的运动面层材料将继续向系统化、多样化、环保化和高性能方向发展。

总之，随着运动面层材料越来越受人们的关注，监管部门对其和跑道行业的健康发展高度重视，相信未来我国运动面层材料将更加标准化，达到标准要求。同时，检测机构也要责无旁贷地控制好最后一道关，控制运动面层材料，从而为教育和体育事业做出一定贡献。

参考文献：

[1]GB36246-2018.中小学合成材料面层运动场地[S].

[2]刘鹏程.浅谈运动面层材料的物理机械性能[J].中国建材科技，2019（05）.89588FA8-8A0F-488A-BE97-6CD1A55DD2B2