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人造草坪的技術歷程與鋪設事項 |
來源：場館網 作者：Administrator 時間：2007-08-08 |
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1.人造草坪的應用與技術發展
人造的體育場草皮的出現可以追溯到20世紀60年代。它們是在美國一個軍工項目中發明的，用來改善都市少年的體質。它被稱為“阿斯特羅”草皮，它很快就成為一種實惠耐用而且只需少量維護保養的天然草皮的替換物，并且很快應用于美國足球、棒球和英式足球的體育場。
受它的啟發，很多體育場的經理都采用了這種人造草皮技術。經過了一段時間，人們發現它不僅不省錢，而且導致了?系列問題的出現。摩擦力更強，減小了緩沖力，導致受傷的運動員增多。阿斯特羅草皮甚至衍生出了一種特殊的疾病：阿斯特羅腳趾。由于大腳趾與合成材料的地面擠壓而導致的一種很嚴重的傷害，把腳趾向足面上擠壓，撕裂韌帶和其他組織。如果運動員在這種草皮上面滑動或跌跤時，這像地毯一樣的草皮會使球員感到的燒傷般的疼痛。
運動員的感覺和對在與天然草皮有很大不同的人造草皮上訓練的不適應也會產生問題。在很硬的人造草皮上訓練比賽，運動員并不總是感覺很安全。很多人抱怨足球反彈不正常,因為塑性的人造草皮引起了球的異常自旋和偏斜。
這些問題綜合起來的必然結果是，在許多運動中(特別是棒球運動中)，“天然草皮復興”出現了，很多運動場又轉回到天然草皮中來了。室內運動場沒有太多選擇，所以保留了人造草皮，但是通常運動員、教練、球迷和理療醫生更喜歡看到比賽在天然草皮上進行。一個花了好多錢聘來的簽約球星可能會在人造草皮受傷并且有可能用他們余下的職業生涯來康復治療，這種可能性毫無疑問也是俱樂部的老板非常擔心的，因此他們命令重新使用天然草皮。
但時至今日，技術已經得到了很大的改善。為了替代這種易擦傷的人造草皮，公司正在生產一種像草一樣的聚乙烯纖維的草皮。在這種纖維的下面是一種人造的泥土。它一般是由石英砂和橡膠微粒組成的一種混合物。有公司甚至使用回收的耐克訓練球鞋，碾碎成細小的片狀，它可以讓人感覺到像是踩在天然草皮上一樣。盡管和天然草皮還是有點不一樣，但是它在任何一種天氣的情況下都能使用，因為它具有良好的排水性。
橡膠微粒值得一提。被低溫冷凍然后粉碎成為圓形的顆粒，這些顆粒和沙子一起留在懸浮液里。一些運動員表示那些微小的顆粒在球反彈時會向各個方向濺開，而有些運動員甚至會吃進許多顆粒。很明顯，要花一段時間來適應它。但是制造商說那些顆粒在進行了一段時間的比賽后，會在纖維的下面沉降下來。不同的設計，不同的強度和纖維長度的這種草皮已經廣泛應用于足球、棒球、網球甚至高爾夫球。美國科羅拉多州一個旅游勝地就有一座18洞72桿的高爾夫球場應用了人造草皮。
過去存在的受傷增加的問題也得以解決。比爾?巴希爾，?個整形外科的醫生在2003年的體育藥品研究報告中說道，從長遠來說，這種新型的人造草皮會比天然草皮更安全。因為天然草皮的生長具有不一致性，天然草皮會不斷磨損，柔軟性慢慢降低，因此增加了腳踝受傷或其他部位受傷的可能性。
人造草皮比天然草皮更耐用，使用期是8?12年。人造草皮不會有凹凸不平的情況，那樣的情形容易導致運動員受傷。某公司的產品號稱“不會腐爛、發霉，不會傷腳，不會水解，不會污染空氣，不會讓細菌侵入”,這與天然草皮形成鮮明的對比。不定期的刷洗更說明了人造草皮只需很少時間和精力來維護。然而，我們也不能過早地為之振奮，因為不是每個人都能一開始就接受這種新型高科技草皮的。史蒂夫?廷利，英格蘭溫布里體育場前經理，說道：“現在的人造草皮一點問題也沒有，它們比我們在80年代看到的那些可怕的人造草皮確實好多了，但它們的維護可不是免費的。在陰暗的地方，它們仍然容易長苔蘚和藻類。在寒冷的氣候里，它們仍會凍結。所以加熱底土、沖洗、還有排水還是非常重要的。而且，當人造草皮的有效期快結束的時候，你該怎樣處理那些塑料呢?”
盡管史蒂犬?廷利有憂慮，足球產業對人造草皮公司來說無疑還是一塊很大的市場。他們必須設法獲得歐足聯的批準，或者，更好的方法是，完成被稱為“國際足聯關于人造草皮質量構思”的嚴格的試驗計劃，這是得到權威的國際足聯的推薦所必需的。一旦他們得到批準，同時試驗成功并且令全球更大范圍內的主要群體認可人造草皮，那么人造草皮將有非常樂觀的發展前景。～
人造草坪是以非生命的塑料化纖產品為原料，采用人工方法制作的擬草坪。它是解決利用強度過高、生長條件極端不利等天然草坪不易生長而不宜建植草坪的一種重要途徑。與天然草坪相比，人造草坪具有非常明顯的優缺點。如可以全天候使用，受雨、雪天氣影響小；維護簡單，養護費用低；材質環保，表面層可回收再利用等優點，是天然草坪所不可替代的，因此，人造草坪非常適用于使用頻率較高的中小學運動場或各種訓練場。但是，由于人造草坪采用的是化學纖維材料，而且以瀝青或混凝土作為基層，所以其表面硬度大，緩沖性能較差，極易導致運動員腳踝及膝關節受傷；同時其表面溫度變化幅度大，尤其是在夏季，最高溫度可達52℃，如此高的溫度對運動員的競技狀態及環境都會造成很大的影響。
2、人造草與天然草的特性比較分析
2.1 草皮對球員的影響特性要求
1).吸震性能：天然草皮要求在50％-70%之間，人工草皮要求在55％-70%之間。
2).變形性能：對于天然草皮來說，浸水的泥濘草皮變形很大而干燥的草皮則很小或沒有變形；
人工草皮變形程度在1到7毫米之間。
3).防滑性能：天然草皮要求在0.6-1.0，人工草皮要求在0.6-1.0。
4).阻力：天然草皮阻力數值為25-50牛米；人工草皮阻力數值為35-45牛米。
5).滑行距離：天然草皮滑行距離為0.20-0.55米；人工草皮滑行距離為0.25-0.45米。
2.2 草皮對球的影響
1).垂直彈跳高度：天然草皮的數值在25％-45%之間；人工草皮的數值在30％-42％之間。
2).球的滾動速度：天然草皮的數值為4米-10米；人工草皮的數值為4米-10米。
3).不同角度球的彈跳情況：以25度角落地，彈起速度50公里每小時，高度60％到80％。
2.3 場地測試
1).坡 度 <1.0％。
2).平坦度（宏觀）3米內小于10毫米。
3).平坦度300毫米內小于2毫米。
4).地基滲透性能 大于180毫米/小時。
3、人造草坪鋪設應考慮的問題
近年來，隨著人造草坪建造技術不斷更新以及纖維材料和填充材料的發展，使得人造草坪的諸多缺點，如表面硬度大、緩沖性能差等逐漸得以改善，當然這些都是以正確選擇草坪材料及保證科學合理的建造技術和質量的前提下，才能得以實現的。人造草坪在鋪設之前，應主要考慮以下幾個因素：人造草坪類型、所用人造草坪的纖維材料（PP或PE）；填充物質的類型（硅砂、橡膠粒或二者的混合）及填充深度；排水設計等。
3.1 人造草坪類型的選擇
人造草坪的草坪面可分為兩種類型：鑲嵌型和編織型。編織型草坪采用尼龍編織，成品成毯狀。與鑲嵌的束簇型草坪相比，編織人造草坪制作程序復雜，價格相對昂貴，草坪表面硬度大，緩沖性能不好，但草坪均一性好，結實耐用，非常適用于網球、曲棍球、草地保齡球等運動。鑲嵌式草坪與編織型草坪相比，葉狀纖維長度較長且變化較大，可以從12mm到55mm不等，而且可以根據特殊需要進行調整。草叢間填充石英砂、橡膠粒或二者的混合物等，外觀與性狀表現也與天然草坪較為接近，室內室外均可安裝，適用于足球、橄欖球、棒球等。
3.2 人造草坪的制作材料及選擇
人造草坪的制作材料一般有兩種：聚丙烯（Polypropylene,PP）和聚乙烯（Polyethylene,PE）。PP材料的人造草坪堅實，緩沖力較小，一般適用于沖擊力較小的運動項目如網球等。而PE材料的人造草坪質地柔軟，緩沖性能良好，對運動員的傷害作用小，適用于沖擊力較大的運動項目如足球、橄欖球等。也可以將兩種材料混合制作人造草坪，如此可以綜合二者的優點，滿足特殊比賽的需要。對于一些高強度的運動比賽，為了提高比賽質量和盡量減少運動員的損傷，在選擇人造草坪時，一般要選擇高度相對較高的纖維材料，通常為25～50mm，而且要選擇PE人造草坪或PE/PP混合材料的人造草坪。建造人造草坪運動場，在選擇人造草坪的高度時，一般要考慮球場的總體預算，高度相對較高的人造草坪，其建造和養護費用相對也較高，在歐洲許多學校運動場常選擇高度為19mm的草坪，25～32mm高度的人造草坪就完全可以提供一個高質量的運動場，而一些專業運動場的人造草坪高度通常選擇在50～55mm，這個高度通常也被認為是理想人造草坪的上限。美國一些橄欖球運動場，人造草坪的高度更高，約70mm，但一般情況下，如此高的人造草坪運動場并不多見。
3.3 人造草坪的填充
3.3.1填充材料的選擇
人造草坪的填充材料一般為沙或橡膠顆粒，有時也將二者混合使用，在混合使用時，二者的比例依具體情況而定，通常的混用比例為70%橡膠顆粒 30%沙。過去常使用100%的沙作為填充材料，為的是增加草坪基部的穩定性，但是隨著人造草坪制造工藝的日益成熟，其基礎制造相對已十分完善，所以過去以填充沙來穩定草坪的做法已逐漸被淘汰，現在使用較多的填充方式為100%橡膠顆粒。填充的沙或橡膠顆粒多為中等大小，而且在填充之前一定要將其洗凈。對于一些沖擊強度較大的運動項目如橄欖球、足球等，應適當增加橡膠顆粒的比例，盡量減少運動員的損傷。對那些沖擊強度小或幾乎沒有沖擊作用的運動場地如網球場等，只要場地硬度均一即可，對緩沖性的要求不高，因此，在填充材料的選擇上余地較大。
3.3.2填充深度
人造草坪中石英砂或橡膠顆粒的填充深度可根據使用目的和所選擇的草坪束高度而定。對于沖擊強度較大的運動，可選用葉束較長的人造草坪且填充較深的填充物，一般人造足球場草坪適宜的填充深度為離葉尖5mm；而對于要求平整度高、均一性好的運動如曲棍球，葉束可適當降低，填充深度可升高，甚至可以與草坪面持平。美國賓西法尼亞州立大學研究表明，人造足球場草坪上，足球的反彈及球場表面硬度，在某種程度上可以由填充物類型和填充深度來控制。
3.4 人造草坪排水設計
有的人造草坪設計有排水系統，草坪墊層具有滲透性，基礎層中設計有排水管道，此類草坪的建造結構較復雜，造價較高。但也有的系統沒有設計排水系統，那就要依靠表面自然坡度排水，因此對表面建造要求較高。
在人造草坪建造之前，為了保證草坪質量及經濟有效，以上四個因素是應主要考慮的。除了這四條主要因素外，還有其他的一些因素如基層的處理、粘結用膠的選擇等。總之，在實際工程建造中，應該將各項因素與投資方的經濟投入、草坪實際使用特點等因素充分結合，以科學的理論與技術為依托，最大程度的實現經濟、適用、有效原則。
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