GB/T 30228-2013 运动场地地面冲击衰减的安全性能要求和试验方法

　　ICS 97.220. 10 Y 55

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB 30228—2013

　　运动场地地面冲击衰减的安全性能要求

　　和试验方法

　　Safetyrequirementsandtestmethodsforimpactattenuation ofplaygroundsurfacing

　　自2017年3月23日起，本标准转为推荐性标准，编号改为GB/T30228-2013。

　　2013-12-31发布 2014-12-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB 30228—2013

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 术语和定义 1

　　3 分类 2

　　4 要求 2

　　5 测试方法 2

　　附录 A (规范性附录) 参照力 Fr 的测量 9

　　参考文献 10

　　GB 30228—2013

　　根据中华人民共和国国家标准公告 (2017年第7号) 和强制性标准整合精简结论，本标准自2017年3月23日起，转为推荐性标准，不再强制执行。

　　前 言

　　本标准第 4 章为强制性的 ,其余为推荐性的。

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由全国体育用品标准化技术委员会(SAC/TC291)提出并归 口 。

　　本标准起草单位 :上海浩顺科技有限公司 、天津纽维特橡胶制品有限公司 、上虞大康体育健身设施制造有限公司 、中国体育用品业联合会 、北京国体世纪体育用品质量认证中心 、广州同欣康体设备有限公司 、上海天祥质量技术服务有限公司 、北京体育大学 、江门市长河化工实业集团有限公司 、南京万德游乐设备有限公司 。

　　本标准主要起草人 :彭晓、史淑娟、侯力波、陈晨、成剑铬、杨浩、叶娟华、杨宝义、曲峰、张小晶、陈晓巍、郑安顺、胡时辉 。

　　Ⅰ

　　GB 30228—2013

　　运动场地地面冲击衰减的安全性能要求和试验方法

　　1 范围

　　本标准规定了运动场地地面冲击衰减的安全性能的术语和定义 、分类 、要求和测试方法 。本标准适用于运动场地地面 。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　2. 1

　　运动场地 playground

　　为开展健身 、训练和竞赛等体育运动而设置的场地 。

　　2.2

　　运动场地地面 playground surfacing

　　用于铺在运动场地表面的一种人工或天然材料 ,也称为运动场地面层 。

　　2.3

　　冲击衰减 impactattenuation

　　运动场地地面通过局部形变或位移减少峰值冲击力或峰值加速度的特性 。 2.4

　　临界跌落高度 criticalfallheight;CFH

　　在规定的试验条件下 ,运动场地地面满足冲击衰减性能的最大跌落高度 。

　　2.5

　　头部损伤评价值 head injury criterion (HIC) value

　　在规定的试验条件下 ,推断由跌落冲击过程中引起的人体头部伤害程度的特征值 。 2.6

　　最大加速度 maximum acceleration

　　Gmax

　　模拟头冲击加速度的最大值 , 以重力加速度 g 的倍数表示 。

　　2.7

　　松散颗粒材料 looseparticulatematerial

　　小的 、独立分开的 、可以移动的材料 ,如 :砂子 、砂砾 、木片 、碎橡胶等 。

　　2. 8

　　点弹性运动场地地面 point-elasticsportssurface

　　在受到点作用力的情况下 ,受力点或非常靠近受力点位置发生形变的面层 ,如 :塑胶场地 。 2.9

　　面弹性运动场地面层 area-elasticsportssurface

　　在受到点作用力的情况下 ,受力点周围较大区域发生形变的面层 ,如 :运动木地板场地 。

　　1

　　GB 30228—2013

　　2. 10

　　碰撞区域 impactarea

　　使用者经由跌落空间可能碰撞的区域 。

　　[GB 19272—2011,定义 3. 5]

　　3 分类

　　按照运动场地地面的主要用途分为两类 :

　　Ⅰ 类 :侧重于安全防护性能的运动场地地面 。如 :安全地垫等 。

　　Ⅱ类 :侧重于运动性能的运动场地地面 。如 :合成材料跑道面层 、球类运动场地面层等 。

　　4 要求

　　4. 1 Ⅰ 类地面

　　4. 1. 1 当运动场设施的跌落高度大于 600 mm 时 ,在整个碰撞区域应安装具有冲击衰减性的运动场地地面 ,其临界跌落高度应大于设施的跌落高度 。

　　4. 1.2 运动场地地面的冲击衰减性能的指标应符合最大加速度(Gmax)不大于 200g 和头部损伤评价值(HIC)不大于 1 000。

　　4.2 Ⅱ 类地面

　　冲击衰减的性能要求应符合表 1 的规定 。

　　表 1 运动场地地面冲击衰减的性能要求

　　序号

　　运动场地地面

　　冲击衰减值/%

　　1

　　综合体育馆木地板地面

　　≥40

　　2

　　网球场地合成地面

　　5~ 35

　　3

　　足球场地人造草地面

　　55~ 70

　　4

　　合成材料跑道地面

　　35~ 50

　　5 测试方法

　　5. 1 Ⅰ 类地面

　　5. 1. 1 实验室测试条件

　　5. 1. 1. 1 测试样品应在(23±2) ℃ ,相对湿度(55±10) %的条件下放置至少 48h。

　　5. 1. 1.2 测试应在一个平整坚硬的混凝土表面上进行 。

　　5. 1. 1.3 松散颗粒材料测试时 ,应使用内部尺寸不小于 1 m×1 m 的框架固定 ,框架高度应能满足测试材料厚度的要求 。

　　5. 1. 1.4 拼装面层至少由 4块总尺寸不小于 1 m × 1 m 的拼装块组成 , 同时包括所有连接和现场固定元件 。

　　2

　　GB 30228—2013

　　5. 1. 1.5 现场制作的运动场地面层可按以下任一方式提供无接缝或连接件测试样品 :

　　— 提供 1块的测试样品,整体尺寸不小于 1 m×1 m ;

　　— 提供 9块测试样品每块不小于 500 mm×500 mm。

　　5. 1.2 试验设备

　　5. 1.2. 1 原理

　　模拟头从不同的高度对地面进行冲击试验 , 由加速度传感器接收冲击信号 ,经数据处理得到头部损伤评价值(HIC值)和最大加速度值(Gmax值) 。绘制每次冲击的 HIC值 、Gmax值与冲击高度关系曲线 ,选取 HIC值为 1 000和 Gmax值为 200g 对应的冲击高度中的低值作为测定地面的临界跌落高度 。

　　按式(1)计算 :

　　HIC(t1 ,t2 ) = max ………………( 1 )

　　式中 :

　　a — 加速度 , 以重力加速度 g 的倍数表示 ;

　　t1 ,t2 —t1 和 t2 是在开始时间和结束时间之间的任意两个中间的值 。 时间单位为毫秒(ms) 。

　　注 : 在采样的时间段内 ,采样频率不低于 8000 Hz,持续超过 3 ms的冲击过程确定的 HIC才是一个有效的过程 ,示例 : (t2 -t1 ) ≥3 ms。

　　5. 1.2.2 试验设备的组成

　　5. 1.2.2. 1 试验设备包 括 带 有 加 速 度 传 感 器 的 模 拟 头 、冲 击 测 量 系 统 ,跌 落 高 度 测 试 系 统 示 意 如 图 1所示 :

　　说明 :

　　1— 试验样品 ;

　　2— 模拟头 ;

　　3— 冲击测量系统 ;

　　4— 计算机 ;

　　5— 加速度传感器 。

　　图 1 跌落高度测试系统示意图

　　5. 1.2.2.2 模拟头 ,符合下列要求 :

　　— 使用材料牌号为 6061,热处理方式为 T6 的铝合金 , 加工成直径为 160 mm± 5 mm , 质 量 为4. 6 kg±0. 05 kg的半球 ;

　　— 三维加速度传感器应安装在模拟头的重心上 ;

　　3

　　GB 30228—2013

　　— 一维加速度传感器安装时其轴线应与模拟头轴线重合 ,其偏差应小于 5°;

　　— 模拟头与加速度传感器应紧密结合且无间隙 ,不受震动和冲击的影响 。

　　5. 1.2.2.3 当使用一维加速度传感器时 ,应有一个导轨引导模拟头垂直下落 。

　　5. 1.2.2.4 冲击测量系统 ,包括加速度测量系统 、记录装置和头部损伤评价值(HIC)计算程序 。

　　— 加速度测量系统 :测量频率范围在 0. 3 Hz~ 1 000 Hz,振幅误差应小于 5% ;

　　— 记录装置 ,采样频率不小于 10 kHz;

　　— 按式(1)计算 HIC值 。

　　5. 1.2.2.5 高度测量设备 ,精度为 1 mm。

　　5. 1.2.2.6 释放系统 ,不产生使模拟头旋转的力矩或任何形式的力的装置 。

　　5. 1.3 测试精度

　　模拟头释放系统的准确度应在同一高度进行至少三次连续的跌落试验 ,所得的 HIC值偏差不应大于 ±5% 。

　　5. 1.4 测试程序

　　5. 1.4. 1 加速度-时间曲线检查

　　在处理和评估前 ,检查加速度-时间曲线有无异常 ,标准的加速度-时间曲线见图 2。如果加速度-时间曲线出现异常 ,应检查仪器装置各组件 ,特别是加速度传感器的松动 。

　　说明 :

　　a — 加速度 ;

　　t — 时间 ,单位为秒(s) ;

　　ta — 开始时间 ,单位为秒(s) ;

　　tb — 结束时间 ,单位为秒(s) 。

　　图 2 标准的加速度-时间曲线

　　5. 1.4.2 测试点的选择

　　5. 1.4.2. 1 测试点到试样边缘(或框架内侧)距离不小于 250 mm ,任意两个测试点间距不小于 250 mm ,共选取 9个测试点 。

　　5. 1.4.2.2 测试样品为拼装地面时 ,至少选取下列 9个不同的测试点 :

　　— 拼装块的中心点 ;

　　— 两个拼装块接缝的中心点 ;

　　4

　　GB 30228—2013

　　— 拼装接缝最多的接合点 ;

　　— 其他任意点 。

　　5. 1.4.2.3 现场测试时 ,在运动场设施的碰撞区域内选择测试点 ,碰撞区域与水平面的夹角不大于 10°。

　　5. 1.4.3 实验室测试

　　5. 1.4.3. 1 通则 :

　　a) 任选一个测试点 ,通过不同高度的冲击测试 ,选出 HIC值为 1 000±100的冲击高度 ;

　　b) 按本条 a)项选出的冲击高度 ,在各个测试点进行冲击测试 ,选取 HIC值最大的三个点作为最终测试点 ;

　　c) 按本条 a)项选出的冲击高度为中心的上下 500 mm 范围内各选取两个高度 ,对本条 b)项选取的三个测试点分别进行四个不同高度的冲击测试 ,得到每次冲击测试的 HIC值和 Gmax值 ;

　　d) 绘制每个测试点 HIC值与冲击高度的关系曲线图 ,在曲线中选取 HIC值为 1000时对应的冲击高度(Hc1) ,见图 3;绘制每个测试点 Gmax值与冲击高度的关系曲线图 ,在曲线中选取 Gmax值为 200g 时对应的冲击高度(Hc2) ,见图 4;选取 Hc1、Hc2 中的低值为临界跌落高度 。计算结果采用去尾法 ,保留小数点后一位 ,单位为米 。

　　说明 :

　　m — 冲击量度 ;

　　H — 冲击高度 ;

　　Hc— 临界跌落高度 。

　　图 3 HIC值与冲击高度关系曲线示意图

　　5

　　GB 30228—2013

　　说明 :

　　m — 冲击量度 ;

　　H — 冲击高度 ;

　　Hc— 临界跌落高度 。

　　图 4 Gmax值与冲击高度关系曲线示意图

　　5. 1.4.3.2 松散颗粒材料的测试 :

　　a) 选定距离测试框不小于 250 mm 的点作为测试点 ,选择不同高度进行冲击测试 , 找到 HIC值为 1 000± 100 之 间 的 冲 击 高 度 , 在 该 冲 击 高 度 为 中 心 的 上 下 500 mm 范 围 内 各 选 取 两 个高度 ;

　　b) 在框架中重新分布材料 ,使其达到相同的测试厚度 ;

　　c) 选取本条 a)项确定的四个高度中的最低值 ,在不重新分布材料的情况下 ,从相同的高度进行三次连续冲击 ;

　　d) 在框架中重新分布材料 ,使其达到相同的测试厚度 ;

　　e) 选择第二个冲击高度(逐步增高)进行测试 ,不重新分布材料 ,重复三次 。重复上述操作直到完成所需要选定冲击高度的测试 ;

　　f) 测试不同厚度的相同松散颗粒材料 ,在改变测试厚度前 ,从框架中移除所有原先测试过的材料并用新材料代替 ,重复本条 c)项 ~ e)项的步骤进行测试 。

　　5. 1.4.4 现场测试

　　5. 1.4.4. 1 除松散颗粒材料地面外 ,现场测试方法与实验室测试方法一致 ,并记录当时的气候条件 ,如温度和湿度等 。

　　5. 1.4.4.2 松散颗粒材料地面的现场测试 :

　　a) 任选一个测试点 ,通过不同高度的冲击测试 ,选出 HIC值为 1000±100的冲击高度 ,在该冲击高度为中心的上下 500 mm 范围内各选取两个冲击高度 ;

　　b) 每一冲击高度对应一个单独的测试点 ,连续冲击三次 ;

　　c) 在相距 250 mm 以上的另一测试点按本条 b)项进行另一高度的冲击测试 。重复以上过程 ,完成四个不同冲击高度的测试 。

　　6

　　GB 30228—2013

　　5.2 Ⅱ 类地面

　　5.2. 1 实验室测试条件

　　5.2. 1. 1 测试样品应在(23±2) ℃ ,相对湿度不高于(55±10) %的条件下放置至少 48h。

　　5.2. 1.2 点弹性运动场地地面 ,测试样品的尺寸为 1. 0 m×1. 0 m。

　　5.2. 1.3 面弹性运动场地地面 ,测试样品的尺寸为 3. 5 m×3. 5 m。

　　5.2. 1.4 坚硬 、平整 、无振动的混凝土地面 ,其 Fr 值应满足 5. 2. 3. 4 的要求 。

　　5.2.2 试验设备

　　5.2.2. 1 试验设备 ,如图 5所示 。

　　说明 :

　　1— 冲击重锤导轨 ;

　　2— 电磁铁 ;

　　3— 冲击重锤 ;

　　4— 上承冲盘 ;

　　5— 弹簧 ;

　　6— 导向管 ;

　　7— 力传感器 ;

　　8— 底承冲盘 。

　　图 5 测试仪器示意图

　　5.2.2.2 冲击重锤导轨 ,引导冲击重锤自由落体 。

　　5.2.2.3 冲击重锤 ,质量为(20±0. 1)kg,具有坚硬的冲击面 。

　　5.2.2.4 可调节支撑脚 ,对于点弹性运动场地地面 ,支撑脚与力的作用点的最小距离为 250 mm;对于面弹性运动场地地面 ,支撑脚与力的作用点的最小距离为 600 mm。

　　5.2.2.5 测力装置总质量应为(3. 0±0. 3)kg。 由底承冲盘 、力传感器 、弹簧和上承冲盘组成 ,具体要求如下 :

　　— 底承冲盘 ,直径为(70. 0±0. 1) mm ,球形底面半径为 500 mm ,边缘圆角半径为 1 mm ,最小厚度为 10 mm;

　　— 力传感器 , 电子滤波器的临界频率为 120 Hz,捕捉冲击力峰值的持续时间约为 10 ms,最大测量误差为 2% ;

　　— 上承冲盘 ,直径为(70. 0±0. 1) mm ,最小厚度为 20 mm(在上承冲盘中心测量) ;

　　— 弹簧 ,直径为(69±1) mm ,弹簧刚度为(2000±60) N/mm ,在 0. 1 kN~ 7. 5 kN 范围内呈线性 。

　　7

　　GB 30228—2013

　　5.2.2.6 导向管 , 内径为(71. 0±0. 1) mm。

　　5.2.3 测试程序

　　5.2.3. 1 调整测量装置 ,使其垂直于试样 。点弹性运动场地地面 ,重锤的中心与试样的边缘距离不小于20 cm。 面弹性运动场地地面 ,重锤的中心与试样的边缘距离不小于 100 cm。

　　5.2.3.2 调整冲击重锤的高度 ,使其底面与测力装置顶部之间的距离为(55±0. 25) mm。释放冲击重锤记录冲击过程中作用于测力装置的峰值冲击力 。 在 5 s之内重新复位冲击重锤 ,使被冲击表面在下次冲击之前得到恢复 。

　　5.2.3.3 在(60±10) s 的时间间隔内重复 5. 2. 3. 2 的步骤两次 ,共进行 3 次冲击测试 。分别记录第二次和第三次冲击过程中的 峰 值 冲 击 力 , 将 第 二 次 和 第 三 次 峰 值 冲 击 力 的 平 均 值 作 为 试 样 的 峰 值 冲 击 力Ft 值 。

　　5.2.3.4 如果同一样品需做进一步的测试 ,新测试位置与已测试位置的最小距离为 100 mm。

　　5.2.4 计算公式

　　5.2.4. 1 按式(2)计算冲击衰减值 R:

　　R …………………………( 2 )

　　式中 :

　　R — 冲击衰减值 ;

　　Ft — 试样的峰值冲击力 ,单位为牛顿(N) ;

　　Fr — 混凝土地面的峰值冲击力 ,单位为牛顿(N) ,见附录 A。

　　5.2.4.2 计算结果采用四舍五入法取整 。

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　　GB 30228—2013

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　参照力 Fr 的测量

　　A. 1 调整测量装置 ,使其垂直于混凝土地面 。

　　A.2 调整冲击重锤的高度 ,使其底面与测力装置顶部之间的距离为(55±0. 25) mm。释放冲击重锤 ,记录冲击过程中作用于测力装置的峰值冲击力 。

　　A.3 重复 5. 2. 3. 2 的步骤 10次 ,共进行 11次冲击测试 。记录从第 2 到第 11次冲击过程中的峰值冲击力 ,将 10次峰值冲击力的平均值作为参照力 Fr 值 。

　　A.4 Fr 值应在(6. 60±0. 25)kN 范围内 。

　　A.5 每三个月应重新测量 Fr 值 。

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　　GB 30228—2013

　　参 考 文 献

　　[1] ASTM F 1292-09 游乐场设备使用区域铺地物冲击衰减性能的标准规范

　　[2] BSEN 1177:2008 游乐场铺地物冲击衰减性能的临界跌落高度的测试方法

　　[3] BSEN 14808:2005 运动场地面层冲击衰减性能的测试方法

　　[4] ISO 6487:2002 道路车辆 冲击试验测试技术 仪器设备

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