新型塑膠跑道的研制
塑膠跑道在我國(guó)已有30 多年歷史, 分為全塑型、混合型和顆粒型, 主要由面層和基礎(chǔ)層構(gòu)成, 厚度一般為13 mm。全塑型塑膠跑道的面層由澆注型聚氨酯( RCPU) 和防滑膠粒( EPDM 或RCPU 膠粒) 組成, RCPU 成本高, 因此跑道造價(jià)較高; 混合型塑膠跑道使用RCPU 作主體材料, 加入10%~25% 廢舊輪胎膠粒, 上部撒防滑膠粒, 造價(jià)比全塑型塑膠跑道低; 顆粒型塑膠跑道以廢輪胎膠粒為主體材料( 60% ~ 70%) , 用RCPU 作粘合劑, 采用攤鋪法施工制成, 造價(jià)最低, 但施工所用的攤鋪機(jī)、噴涂膠粒包膠機(jī)等鋪設(shè)設(shè)備需要進(jìn)口, 一次性投入很高, 且性能較前兩種差。目前國(guó)內(nèi)塑膠跑道以混合型為主。以上各類(lèi)塑膠跑道均需與瀝青路面基礎(chǔ)良好粘合, 基礎(chǔ)造價(jià)一般80~ 120 元•m- 2, 塑膠跑道總造價(jià)一般230~ 450 元•m- 2。雖然塑膠跑道彈性適中, 美觀實(shí)用, 能提高運(yùn)動(dòng)員比賽成績(jī)和保護(hù)運(yùn)動(dòng)員免受意外事故傷害,但造價(jià)高, 至今未普及應(yīng)用。研制性能好且造價(jià)低的塑膠跑道成為一大課題。本工作在研究廢舊橡膠和塑膠跑道的基礎(chǔ)上, 開(kāi)發(fā)出性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、成本低廉的新型塑膠跑道。該產(chǎn)品已獲國(guó)家專(zhuān)利( 專(zhuān)利號(hào): ZL 02 2 18839. 8) 。
1 新型塑膠跑道結(jié)構(gòu)
新型塑膠跑道由面層和基礎(chǔ)層構(gòu)成。
1. 1 面層
新型塑膠跑道面層由防滑膠粒層、RCPU 膠層及組合式塑膠塊層三部分組成, 結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。防滑膠粒層主要用于增大跑道表面阻力, 防止運(yùn)動(dòng)員在快速奔跑時(shí)滑倒摔傷; RCPU 膠層的作用是粘合上部的防滑膠粒、密封下部組合式塑膠塊接頭處縫隙; 組合式塑膠塊有良好的彈性, 既作基礎(chǔ)又作面層。
新型塑膠跑道結(jié)構(gòu)示意
組合式塑膠塊用大噸位平板硫化機(jī)模壓硫化而成, 分上中下3 層, 邊部有相互配合結(jié)構(gòu), 相互組合構(gòu)成一個(gè)整體( 與木地板相似) , 結(jié)構(gòu)如圖2所示。上層、下層主體材料為廢輪胎膠粒, 可大大降低成本; 中層為橡膠層, 既可防止RCPU 膠液向下層浸透, 保證表面平整, 又可阻止雨水等滲入下層和泥灰地基, 防止地基塌陷變形。上層較薄,RCPU 膠液可滲入其膠粒縫隙中, 保證RCPU 膠層與塑膠塊不會(huì)分層; 下層比較厚實(shí), 起穩(wěn)固作用。
1. 2 基礎(chǔ)層
由于組合式塑膠塊厚實(shí), 長(zhǎng)度和寬度等于一個(gè)或兩個(gè)跑道寬度, 面積較大, 采用大噸位的平板硫化機(jī)模壓硫化而成, 因此它不需要與基礎(chǔ)粘合就很穩(wěn)固。再經(jīng)過(guò)邊部鑲嵌組合、邊部粘合劑粘合及上部RCPU 膠液作用等可使塑膠塊構(gòu)成一個(gè)大的整體, 穩(wěn)固性更強(qiáng)。這種塑膠跑道對(duì)基礎(chǔ)要求比傳統(tǒng)型的低。如果在老跑道上鋪設(shè)這種新型塑膠跑道, 由于基礎(chǔ)經(jīng)多年使用已經(jīng)穩(wěn)定, 不會(huì)發(fā)生塌陷變形, 因此只要將原跑道軋實(shí)找平即可;如果新建跑道, 由于面層無(wú)需與基礎(chǔ)粘合, 因此可以不用瀝青層, 只要有夯實(shí)土層、碎石墊層、硬質(zhì)砂灰面層三部分即可, 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。
組合式塑膠塊結(jié)構(gòu)示意

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意
2 性能指標(biāo)及實(shí)測(cè)結(jié)果
防滑膠粒、RCPU 膠層及組合式塑膠塊層性能應(yīng)符合GB/ T 14833 ) 19935塑膠跑道6要求。
2. 1 防滑膠粒
防滑膠粒處于塑膠跑道的最上層, 因塑膠跑道為全天候環(huán)境使用, 所以防滑膠粒主體材料應(yīng)選用耐天候老化和抗紫外線性能優(yōu)異的膠料, 常使用EPDM 和RCPU。為降低成本, 便于按橡膠常規(guī)加工方法生產(chǎn), 本研究選用EPDM 作為防滑膠粒的主體材料; 著色劑選用與RCPU 膠層色澤一致、耐變色的品種; 為提高膠粒壽命, 還加入了抗氧劑和抗紫外線劑。防滑膠粒的物理性能指標(biāo)和實(shí)測(cè)值如表1 所示。
防滑膠粒的物理性能指標(biāo)和實(shí)測(cè)值
注: 膠料配方為EPDM 100, 補(bǔ)強(qiáng)填充劑 75, 抗氧劑、抗紫外線劑 1. 5, 著色劑 5, 硫化劑 2. 8, 促進(jìn)劑 2. 5, 其它配合劑 15。硫化條件為170℃ x 8 min。
2. 2 組合式塑膠塊
為降低成本, 塑膠塊上下兩層均為廢輪胎膠粒, 采用活性高、粘合性能好且不含溶劑的端異氰酸酯基聚醚作粘合劑; 中層采用NR/ SBR 并用膠。塑膠塊物理性能指標(biāo)及實(shí)測(cè)值見(jiàn)表2。
塑膠塊物理性能指標(biāo)及實(shí)測(cè)值
注: 膠料配方為廢輪胎膠粒 100, 異氰酸酯基聚醚 6 ~ 14,其它配合劑 30~ 40。硫化條件為160 ℃ / 8 MPax 7 m in。
2. 3 塑膠塊接頭粘合劑
粘合劑選用與塑膠塊本體粘合劑相同的端異氰酸酯基聚醚, 因現(xiàn)場(chǎng)施工條件是在常溫和一定壓力下施工, 與平板硫化機(jī)硫化條件不同, 因此粘合劑的初始粘度要大一些, 并加入一定量的交聯(lián)劑和催化劑, 形成快速固化硫化體系。塑膠塊接頭處物理性能指標(biāo)和實(shí)測(cè)值見(jiàn)表3。
塑膠塊接頭處物理性能指標(biāo)和實(shí)測(cè)值
注: 膠料配方為異氰酸酯基聚醚 100, 交聯(lián)劑及催化劑等配合劑 8~ 13。硫化條件為30℃ / 0. 5 MPax 3 min 。
 
3 生產(chǎn)工藝
防滑膠粒與傳統(tǒng)橡膠制品生產(chǎn)相似; RCPU的A 組分和B 組分合成與傳統(tǒng)塑膠跑道基本相似。組合塑膠塊的生產(chǎn)工藝流程為: 配料→捏合攪拌y下層料入模→鋪橡膠片y上層料入模y合模硫化。面層鋪設(shè)工藝流程: 基礎(chǔ)檢驗(yàn)y塑膠塊邊部配合處涂粘合劑y停放→塑膠塊組合→加壓y檢驗(yàn)平整度→ 樹(shù)立模( 在跑道邊部固定一定厚度的木條) →RCPU 配料→澆注RCPU →停放→撒防滑膠粒→清掃未粘合的膠粒→保養(yǎng)放置y新型塑膠跑道。
 
4 結(jié)語(yǔ)
本研制新型塑膠跑道以廢輪胎膠粒為主要材料, 采用大噸位平板硫化機(jī)制作成塑膠塊, 尺寸一致, 質(zhì)量穩(wěn)定, 密實(shí)度高。塑膠塊既作基礎(chǔ), 又作面層, 降低了基礎(chǔ)和面層成本, 大大降低了工程造價(jià)。塑膠塊組合部位接頭性能超過(guò)本體性能,RCPU 膠液的滲入既密封了塑膠塊接頭縫隙, 又鑲嵌于塑膠塊上層膠粒縫隙中, 使RCPU 膠層( 厚度為4~ 5 mm) 與塑膠塊形成整體, 其物理性能超過(guò)GB/ T 14833 ) 19935塑膠跑道6要求, 實(shí)現(xiàn)了性能好、成本低的預(yù)期愿望。該產(chǎn)品經(jīng)試鋪設(shè)3 000 m2 的田徑場(chǎng)地, 使用效果良好。

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