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浅析国内外塑胶跑道现状及发展趋势

2017-01-07

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  随着经济的持续快速发展,人民生活水平不断提高,用塑胶改建体育运动场地面层日益普遍。许多城市将原来学校黄土裸露的运动场地用塑胶跑道覆盖起来,一方面有助于扬尘整治,另外也可以改善运动条件。但是,进来有关体育场地是否应该铺设塑胶跑道的争论却日益激烈。争论的焦点是塑胶跑道是否安全、无害?塑胶跑道释放的有毒有害物质是否已达到影响人类健康的程度。因此,本文通过文献综述来探讨塑胶跑道的现状及发展趋势。

  正文

  一、塑胶跑道的发展历史

  美国从1961年首次铺设200米的赛马聚氨酯塑胶跑道,1963年开始铺设体育田径运动跑道。1968年在墨西哥召开的19届奥林匹克运动会正式采用聚氨酯塑胶跑道,由于其具有弹性好,强度高,耐磨防滑,色彩鲜艳,具有良好的田径运动使用性能,从此国际奥委会和各项运动专业委员会都正式把塑胶跑道定为国际体育比赛必备的设施。我国1979年9月在北京工人体育场首次采用聚氨酯塑胶跑道。到1998年全国塑胶跑道的原料生产厂家已有30多家,原料产量5000吨。近年塑胶跑道发展速度惊人,每年以30%以上速度增长,2002年全世界产量130万吨,我国2002年产量不到4万吨,而消耗约22万吨,绝大部分靠进口。估计到2008年我国的原料产量将达到十万吨。

  塑胶跑道或人造草坪操场铺设后产生了以下几方面的效果:富有轻微弹性的胶面、草皮,使学生或运动员在进行运动时能够最大限度发挥自己的体能,提高了运动成绩;同时杜绝了在剧烈运动中容易产生的磕碰、摔伤等伤害事故;对于减少运动过程中可吸入颗粒物,改善运动环境更有积极意义;学校田径场的巨大变化对校园环境起了极大的美化、净化作用,成为了各个学校校园一道靓丽的风景线。

  二、塑胶跑道的生产及其主要成分

  目前,国际上的体育运动场地铺装材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类,天然高分子材料为天然橡胶,合成高分子材料主要是聚氨酯材料、聚乙烯和聚丙烯材料,而聚乙烯和聚丙烯材料主要是用于做人造草坪。天然橡胶跑道和人造草坪的铺设采用在工厂内预制成卷材,然后用聚氨酯粘合剂粘贴在沥青或水泥地面上。而我们此次论证的主要是属于合成高分子材料的聚氨酯塑胶跑道的有关问题。聚氨酯塑胶跑道是在生产车间预先合成双组分液体,到现场施工混合后向水泥一样摊铺在沥青或水泥地面上进行铺设。

  塑胶跑道的主要成份是聚氨酯弹性体,其基本原料可分为聚醚多元醇等无毒原料、催化剂和多异氰酸酯(主要为TDI)。目前工艺一般为双组分工艺。即在原料厂由过量的多异氰酸酯和聚醚多元醇反应制得含异氰酸酯端基的预聚物(甲组分)和以聚醚多元醇、无机填料、颜料、增塑剂、抗氧剂和紫外线吸收剂等混配的乙组分。施工队在施工现场将从原料厂家购得的甲、乙组分大桶料在现场混合设备中混合后,再加入一种催化剂,利用机械或手工施工铺设,铺设好的跑道几个小时后表面即可固化,3~7天完全固化。一般10天后交付使用。

  以上乙组分中的聚醚多元醇、无机填料、颜料、增塑剂、抗氧剂和紫外线吸收剂是在各种塑料中广泛使用的安全性原材料,其中大部分还可用于食品行业的包装材料。

  三、铺设TDI塑胶跑道的危害

  TDI是化学物质甲苯二异氰酸酯(TOLUNE DIISOCYANATE,有2,4-和2,6-异构体)的英文缩写,是新型高分子材料聚氨酯工业的一种主要原料。其主要用于制造聚氨酯软质泡沫(用于沙发、床垫、汽车坐垫、服装衬垫等)、聚氨酯铺装材料(主要为塑胶跑道)、防水材料、涂料、胶粘剂、弹性体等。

  TDI是无色或淡黄色的液体,沸点251℃,蒸汽压0.00399Kpa(25℃),嗅阈0.36mg/M 3 。游离(即单体)的TDI确实是有很大毒性的化学物质,吸入超过一定浓度的TDI 蒸汽则会引起呼吸道过敏和损害症状,如咳嗽、胸闷、甚至哮喘。世界各国对TDI生产现场、车间散发到空气中的TDI浓度都有严格的限定标准。我国从1996年起也颁布了国家标准(即GB16193-1996)。该标准规定工人操作时车间空气中TDI浓度不得超过0.2mg/M 3 。

  TDI虽然有很大毒性,但因其分子结构中所含的异氰酸酯基团(NCO基团)是极为活泼的反应性基团,极易和包括空气中水蒸汽在内的含活泼氢化合物反应,很快转化为无毒物质。在空气中即使仅和羟基自由基作用,其半衰期也只有几个小时到1天。(AMERICAN POLYURETHANE CONFERENCE 2002 SALT LAKE CITY 2002 PP180)

  从聚氨酯塑胶跑道的生产和铺设过程来看, TDI的危害主要是在TDI的生产灌装车间里,即在合成聚氨酯预聚体的生产过程中,只要严格控制机械的密封和通风状况,都可以达到国家标准规定的车间空气中TDI限定浓度的要求。2002年中国聚氨酯工业协会利用国际异氰酸酯协会赠送的ISOLOGGER纸带监测仪对国内TDI主要生产和14家应用厂家进行了生产操作时现场车间空气中TDI浓度的测定,除个别一、两家因通风等系统不好超标外,其余均达到国家标准。应当说塑胶跑道的生产在我国已有20多年了,从材料到技术已经过关,完全达到了相关的规定标准。

  而在聚氨酯塑胶跑道施工现场,即使是操作工人也未接触到大量单体 TDI,操作工人使用的甲组分料是在工厂里已将单体TDI转换为预聚体,而这种预聚体是不含或含很少量单体TDI的聚合物,这种预聚物(甲组分)和乙组分的混合又是在露天环境下,周围空气中TDI浓度应该比TDI生产灌装车间、软质聚氨酯泡沫生产线要少得多。因此至今尚未报道聚氨酯塑胶跑道在施工时发生工人TDI中毒事件。铺装好的聚氨酯塑胶跑道一般2~3天,最多7天完全固化,在此过程中即使有很少量的TDI挥发到空气中也将与空气中的水分完全反应掉。通过对国内一些厂家铺装好的塑胶跑道进行检测,大部分产品不含或含有很少量的单体TDI,不会引起人体中毒。

  过去国际国内都缺乏对聚氨酯塑胶跑道的国家质量检测标准。此次我们参照国际上有关TDI材料的检测办法和标准,再参考国家质量监督检验检疫总局2001年12月10日发布的《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》以及国家体育总局2003年9月发布的《人工材料体育场地使用要求及检验方法第1部分:室外合成面层田径场地》(征求意见稿)中对合成跑道施工过程中产生的游离甲苯二异氰酸酯游离指标不超过0.7%的规定(日本等国家对甲组分中单体TDI含量要求小于1%),对塑胶跑道甲组分中单体TDI则没有作限量规定。北京市理化分析测试中心得出的结论是:“从实验数据结果表明,没有社会有关媒体报道及有关体育专家提出的‘TDI’材料的存在,该材料仅在塑胶跑道生产中的原材料中部分存在,在现场施工中已经基本完成反应,各成品样块中均未检测出。因此有关跑道中含‘TDI’挥发性化学物质影响人体健康问题的报道是不科学的”。最近中国田径协会田径场地人工合成面层检测实验室提供的调查结果,也显示了塑胶跑道安全无毒。国家田径协会田管中心副秘书长陈雷说:“目前环保部门还没有介入塑胶跑道的化学指标检测中来,是因为在我国还没有发生过由于聚氨酯塑胶跑道的施工或使用过程中的伤害事件。”虽然目前国际上关于TDI在塑胶跑道应用中的毒性问题一直是个争论中的问题,但是还没有任何国家(包括欧盟和美国)立法限制使用TDI。不过确有国外的个别社会团体在建议减少或不使用含TDI的材料,鼓励开发使用更环保的新材料。

  四、有关塑胶跑道待解决的问题

  关注工程设计质量,设计质量是聚氨酯塑胶跑道和PU塑胶面层工程质量的基础。目前,体育工程图纸设计还没有专业的体育工程设计单位,大多以建筑工程设计院设计图纸为蓝本。任何设计都必须以勘察现场为基础,以汇总各方面意见为条件,以符合体育运动原理为前提。然而,也有例外,如:田赛场地位置安排不当,比赛互相干扰,更甚者还有整个场地向一个方向排水,这样的塑胶场地不符合运动原理,因此,不能进行大型体育比赛。花巨资修建一个体育场,不能进行大型体育比赛,浪费了社会资源,实为可惜。因此,在聚氨酯塑胶跑道和PU塑胶面层工程设计时,一定要详细勘察,广泛征求有关部门和业内人士的意见。一定要从运动实际要求出发,理论和实际相结合。防止出现设计功能不全、设计项目不合理、位置安排不科学的现象再次发生。

  重视地基质量,万丈高楼平地起,地基质量是聚氨酯塑胶跑道和PU塑胶面层工程质量的关键。工程设计、地基建造都必须详细研究当地的水文、气候、地质条件,研究特殊水文、气候、地质条件对体育工程质量的影响。如:沙漠、冻土、降水量等。要采取有效措施,注重现场勘察,优化工程设计,有针对性的选购建造材料,采用确实有效的施工工艺方法,才能确保体育工程地基质量。地基不实,容易塌陷,影响正常使用。地基防水层做的不好,水分随温度升高,气体上升,形成动力源,是塑胶面层断裂、起鼓的主要原因。塑胶面层断裂、起鼓不仅影响使用,更重要的是达不到产品质量标准,浪费了社会资源,给国家、用户带来巨大的经济损失,发生质量纠纷,法庭上见,重重地伤害了双方的感情。增加了社会不安定因素。

  培养技术过硬的施工、监理队伍,施工技术和工艺、监理人员的专业知识水平、从业素质是保证聚氨酯塑胶跑道和PU塑胶面层工程质量的又一个重要因素。高素质的施工队伍和专业监理人员是体育塑胶工程质量保证的支撑力量。一个高素质的施工队长年薪在10万元以上,可见施工技术,在工程质量中的重要作用。由于体育塑胶工程在中国发展历史较短,施工单位大多没有专业技术人员,施工装备还比较落后,人员流动性大;技术文件、施工方案、操作规程尚待进一步细化、规范、提高。因此,培训、培养有技术、懂管理、能施工的专业技术人员,建立比较稳定的施工队伍是解决问题的关键。监理是现场质量的把关者。目前监理人员比较缺乏,以建筑退休人员为主,他们对建筑施工有丰富的经验,但对体育塑胶施工缺乏必要的专业知识,这些人员大多年龄偏大,文化知识层次不高,没有经过专业培训,指导塑胶施工带有很大的盲目性。不懂塑胶成分、化合原理,则难以发现问题,也就无法指导塑胶工程正确施工。因此,对这些监理人员进行专业培训是十分必要的。应该学有专长,持证上岗。另外,对于不重职业道德,蛮横不讲理,鸡蛋里挑骨头,对极少数这样的监理人员,应批评教育,限期改正,屡犯不改者,必须调离监理岗位。

  加强检验和验收资质的审查工作,聚氨酯塑胶跑道和PU塑胶面层工程竣工检验验收工作,这不仅仅是一个手续问题,它关系到整个工程质量问题。因此,检验和验收单位资质审查就显得的十分重要。医生治病,必须经专业考试合格,并具备一定的从医经验。质量监督系统出具检验报告,审核员应具备大专以上学历,从业五年以上,工程师以上资格,质量仲裁和鉴定检验专家组成人员必须具备高级职称。资质代表检验和验收的资格,也就是说检验和验收单位,具备不具备检验和验收的职能,检验和验收的单位经过还是没有经过政府授权,经过那一级政府授权,有没有法律效力和法律依据。近几年来由于工作关系,我们接触到不少塑胶面层工程质量仲裁和鉴定案件,由于检验和验收单位资质不够,也因用户对检验和验收单位选择不当,检验报告因无法律效力,法庭不予认可,不得不重新进行质量仲裁和鉴定,增加了检验费用,花费了不少精力,浪费了宝贵时间。因此,我们提醒广大消费者必须增加质量意识、计量意识、法律意识。才能更好的维护自己的合法权益。

  加强价格宏观调控和市场监管力度,目前田径塑胶跑道、体育塑胶面层建设工程市场情况是:原材料随着物价飞涨,工程造价还继续停留在十年前的水平上,这对田径塑胶跑道、体育塑胶面层工程质量构成最大威胁和影响。再加上体育塑胶行业发展过快,市场监控不到位,招投标制度的不完善,承包转包之间责、权、利的监控缺失。公证、公平竞争的有序、有效性还没有真正建立起来,因此,质量监督、物价、工商、建筑、市场监控部门应该联手执法,重拳出击。维护正常、健康、有序的经济秩序,维护消费者的合法权益,净化公证、公平竞争的社会市场氛围,使体育塑胶行业沿着正确、健康的方向发展。化解社会矛盾,正确解决质量纠纷,为建立公正、公平机制,为共建节约、和谐社会做出应用的努力。

  五、国内外塑胶跑道标准及发展趋势

  目前,我国塑胶跑道生产依据是推荐性国家标准GB/T14833—1993《塑胶跑道》。标准适用于以聚氨酯为主要材料的混合型弹性体铺设的体育场、馆跑道。标准只涉及了塑胶跑道的物理机械性能及厚度、坡度等方面,对其中有毒有害物质限量没有要求,也就是说,目前我国塑胶跑道标准在安全和环保方面尚未涉及。综观国际标准体系,也有一些关于合成材料跑道的标准。如国际运动协会联盟(International Association  of  Athletics  Federation,     I—AAF)、国际运动跑道技术协会的主要科学技术顾问机构——国际运动表面协会(International Society of sport  Surface,ISSS)推荐认可的美国标准——As TM F2157—02《人造表面的跑道标准(Standard Specification   for   Synthetic   Surfaced Running Tracks)》。该标准仅规定了跑道的厚度、摩擦、排水、拉伸强度等技术要求,未涉及其他安全环保要求。德国标准DIN 18035 Part6  A一1992 《运动场合成地面标准,要求,检验,保养(Standard for

  Sports  Grounds,Synthetic Surfacing,Requirements,Test,Maintenance)》也未涉及有毒有害物质的要求。另外,美国标准ANSI/NFPA  150—2000《跑道》中虽然还规定了建设、防火等要求,但未涉及有害物质的要求。日本的环境《特殊化学品的环境释放和优化管理》的法律大纲中没有妄胶跑道原料的规定。我国台湾标准CNS  6482《聚氨酯运动场廖设材料》和CNS 6483《聚氨酯运动场所用铺设材料检验法》规定了塑胶跑道的物理机械性能及检验方法,塑胶跑道的习全问题仍然没有规定。可见,不仅是我国,其他和地区的技术标准对塑胶跑道有害物质的限量也都没有要求。

  结语

  在未来,我们应该尽快制定聚氨酯塑胶跑道场地标准,并组织专家对塑胶跑道制定规范的使用管理办法。另一方面,尽快建立体育场地设施施工资质认定程序,成立体育场地施工资质认证机构,对涵盖体育场馆的体育设施、体育器材、体育用品进行全面的认证。



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