人造草坪的技术历程与铺设事项

人造草坪的应用与技术发展
    人造的体育场草皮的出现可以追溯到20世纪60年代。它们是在美国一个军工项目中发明的，用来改善都市少年的体质。它被称为“阿斯特罗”草皮，它很快就成为一种实惠耐用而且只需少量维护保养的天然草皮的替换物，并且很快应用于美国足球、棒球和英式足球的体育场。
    受它的启发，很多体育场的经理都采用了这种人造草皮技术。经过了一段时间，人们发现它不仅不省钱，而且导致了—系列问题的出现。摩擦力更强，减小了缓冲力，导致受伤的运动员增多。阿斯特罗草皮甚至衍生出了一种特殊的疾病：阿斯特罗脚趾。由于大脚趾与合成材料的地面挤压而导致的一种很严重的伤害，把脚趾向足面上挤压，撕裂韧带和其他组织。如果运动员在这种草皮上面滑动或跌跤时，这像地毯一样的草皮会使球员感到的烧伤般的疼痛。
    运动员的感觉和对在与天然草皮有很大不同的人造草皮上训练的不适应也会产生问题。在很硬的人造草皮上训练比赛，运动员并不总是感觉很安全。很多人抱怨足球反弹不正常,因为塑性的人造草皮引起了球的异常自旋和偏斜。
     这些问题综合起来的必然结果是，在许多运动中(特别是棒球运动中)，“天然草皮复兴”出现了，很多运动场又转回到天然草皮中来了。室内运动场没有太多选择，所以保留了人造草皮，但是通常运动员、教练、球迷和理疗医生更喜欢看到比赛在天然草皮上进行。一个花了好多钱聘来的签约球星可能会在人造草皮受伤并且有可能用他们余下的职业生涯来康复治疗，这种可能性毫无疑问也是俱乐部的老板非常担心的，因此他们命令重新使用天然草皮。
    但时至今日，技术已经得到了很大的改善。为了替代这种易擦伤的人造草皮，公司正在生产一种像草一样的聚乙烯纤维的草皮。在这种纤维的下面是一种人造的泥土。它一般是由石英砂和橡胶微粒组成的一种混合物。有公司甚至使用回收的耐克训练球鞋，碾碎成细小的片状，它可以让人感觉到像是踩在天然草皮上一样。尽管和天然草皮还是有点不一样，但是它在任何一种天气的情况下都能使用，因为它具有良好的排水性。
    橡胶微粒值得一提。被低温冷冻然后粉碎成为圆形的颗粒，这些颗粒和沙子一起留在悬浮液里。一些运动员表示那些微小的颗粒在球反弹时会向各个方向溅开，而有些运动员甚至会吃进许多颗粒。很明显，要花一段时间来适应它。但是制造商说那些颗粒在进行了一段时间的比赛后，会在纤维的下面沉降下来。不同的设计，不同的强度和纤维长度的这种草皮已经广泛应用于足球、棒球、网球甚至高尔夫球。美国科罗拉多州一个旅游胜地就有一座18洞72杆的高尔夫球场应用了人造草皮。
    过去存在的受伤增加的问题也得以解决。比尔·巴希尔，—个整形外科的医生在2003年的体育药品研究报告中说道，从长远来说，这种新型的人造草皮会比天然草皮更安全。因为天然草皮的生长具有不一致性，天然草皮会不断磨损，柔软性慢慢降低，因此增加了脚踝受伤或其他部位受伤的可能性。
    人造草皮比天然草皮更耐用，使用期是8—12年。人造草皮不会有凹凸不平的情况，那样的情形容易导致运动员受伤。某公司的产品号称“不会腐烂、发霉，不会伤脚，不会水解，不会污染空气，不会让细菌侵入”,这与天然草皮形成鲜明的对比。不定期的刷洗更说明了人造草皮只需很少时间和精力来维护。然而，我们也不能过早地为之振奋，因为不是每个人都能一开始就接受这种新型高科技草皮的。史蒂夫·廷利，英格兰温布里体育场前经理，说道：“现在的人造草皮一点问题也没有，它们比我们在80年代看到的那些可怕的人造草皮确实好多了，但它们的维护可不是免费的。在阴暗的地方，它们仍然容易长苔藓和藻类。在寒冷的气候里，它们仍会冻结。所以加热底土、冲洗、还有排水还是非常重要的。而且，当人造草皮的有效期快结束的时候，你该怎样处理那些塑料呢?”
    尽管史蒂犬·廷利有忧虑，足球产业对人造草皮公司来说无疑还是一块很大的市场。他们必须设法获得欧足联的批准，或者，更好的方法是，完成被称为“国际足联关于人造草皮质量构思”的严格的试验计划，这是得到权威的国际足联的推荐所必需的。一旦他们得到批准，同时试验成功并且令全球更大范围内的主要群体认可人造草皮，那么人造草皮将有非常乐观的发展前景。～
    人造草坪是以非生命的塑料化纤产品为原料，采用人工方法制作的拟草坪。它是解决利用强度过高、生长条件极端不利等天然草坪不易生长而不宜建植草坪的一种重要途径。与天然草坪相比，人造草坪具有非常明显的优缺点。如可以全天候使用，受雨、雪天气影响小；维护简单，养护费用低；材质环保，表面层可回收再利用等优点，是天然草坪所不可替代的，因此，人造草坪非常适用于使用频率较高的中小学运动场或各种训练场。但是，由于人造草坪采用的是化学纤维材料，而且以沥青或混凝土作为基层，所以其表面硬度大，缓冲性能较差，极易导致运动员脚踝及膝关节受伤；同时其表面温度变化幅度大，尤其是在夏季，最高温度可达52℃，如此高的温度对运动员的竞技状态及环境都会造成很大的影响。
2、人造草与天然草的特性比较分析
    2.1 草皮对球员的影响特性要求 
    1).吸震性能：天然草皮要求在50％-70%之间，人工草皮要求在55％-70%之间。
    2).变形性能：对于天然草皮来说，浸水的泥泞草皮变形很大而干燥的草皮则很小或没有变形；
    人工草皮变形程度在1到7毫米之间。
    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：天然草皮阻力数值为25-50牛米；人工草皮阻力数值为35-45牛米。
    5).滑行距离：天然草皮滑行距离为0.20-0.55米；人工草皮滑行距离为0.25-0.45米。
    2.2 草皮对球的影响 
    1).垂直弹跳高度：天然草皮的数值在25％-45%之间；人工草皮的数值在30％-42％之间。 
    2).球的滚动速度：天然草皮的数值为4米-10米；人工草皮的数值为4米-10米。
    3).不同角度球的弹跳情况：以25度角落地，弹起速度50公里每小时，高度60％到80％。
    2.3 场地测试
    1).坡 度 <1.0％。
    2).平坦度（宏观）3米内小于10毫米。
    3).平坦度300毫米内小于2毫米。
    4).地基渗透性能 大于180毫米/小时。
3、人造草坪铺设应考虑的问题
    近年来，随着人造草坪建造技术不断更新以及纤维材料和填充材料的发展，使得人造草坪的诸多缺点，如表面硬度大、缓冲性能差等逐渐得以改善，当然这些都是以正确选择草坪材料及保证科学合理的建造技术和质量的前提下，才能得以实现的。人造草坪在铺设之前，应主要考虑以下几个因素：人造草坪类型、所用人造草坪的纤维材料（PP或PE）；填充物质的类型（硅砂、橡胶粒或二者的混合）及填充深度；排水设计等。
    3.1 人造草坪类型的选择
    人造草坪的草坪面可分为两种类型：镶嵌型和编织型。编织型草坪采用尼龙编织，成品成毯状。与镶嵌的束簇型草坪相比，编织人造草坪制作程序复杂，价格相对昂贵，草坪表面硬度大，缓冲性能不好，但草坪均一性好，结实耐用，非常适用于网球、曲棍球、草地保龄球等运动。镶嵌式草坪与编织型草坪相比，叶状纤维长度较长且变化较大，可以从12mm到55mm不等，而且可以根据特殊需要进行调整。草丛间填充石英砂、橡胶粒或二者的混合物等，外观与性状表现也与天然草坪较为接近，室内室外均可安装，适用于足球、橄榄球、棒球等。
    3.2 人造草坪的制作材料及选择
    人造草坪的制作材料一般有两种：聚丙烯（Polypropylene,PP）和聚乙烯（Polyethylene,PE）。PP材料的人造草坪坚实，缓冲力较小，一般适用于冲击力较小的运动项目如网球等。而PE材料的人造草坪质地柔软，缓冲性能良好，对运动员的伤害作用小，适用于冲击力较大的运动项目如足球、橄榄球等。也可以将两种材料混合制作人造草坪，如此可以综合二者的优点，满足特殊比赛的需要。对于一些高强度的运动比赛，为了提高比赛质量和尽量减少运动员的损伤，在选择人造草坪时，一般要选择高度相对较高的纤维材料，通常为25～50mm，而且要选择PE人造草坪或PE/PP混合材料的人造草坪。建造人造草坪运动场，在选择人造草坪的高度时，一般要考虑球场的总体预算，高度相对较高的人造草坪，其建造和养护费用相对也较高，在欧洲许多学校运动场常选择高度为19mm的草坪，25～32mm高度的人造草坪就完全可以提供一个高质量的运动场，而一些专业运动场的人造草坪高度通常选择在50～55mm，这个高度通常也被认为是理想人造草坪的上限。美国一些橄榄球运动场，人造草坪的高度更高，约70mm，但一般情况下，如此高的人造草坪运动场并不多见。
    3.3 人造草坪的填充
    3.3.1填充材料的选择
    人造草坪的填充材料一般为沙或橡胶颗粒，有时也将二者混合使用，在混合使用时，二者的比例依具体情况而定，通常的混用比例为70%橡胶颗粒+30%沙。过去常使用100%的沙作为填充材料，为的是增加草坪基部的稳定性，但是随着人造草坪制造工艺的日益成熟，其基础制造相对已十分完善，所以过去以填充沙来稳定草坪的做法已逐渐被淘汰，现在使用较多的填充方式为100%橡胶颗粒。填充的沙或橡胶颗粒多为中等大小，而且在填充之前一定要将其洗净。对于一些冲击强度较大的运动项目如橄榄球、足球等，应适当增加橡胶颗粒的比例，尽量减少运动员的损伤。对那些冲击强度小或几乎没有冲击作用的运动场地如网球场等，只要场地硬度均一即可，对缓冲性的要求不高，因此，在填充材料的选择上余地较大。
    3.3.2填充深度
    人造草坪中石英砂或橡胶颗粒的填充深度可根据使用目的和所选择的草坪束高度而定。对于冲击强度较大的运动，可选用叶束较长的人造草坪且填充较深的填充物，一般人造足球场草坪适宜的填充深度为离叶尖5mm；而对于要求平整度高、均一性好的运动如曲棍球，叶束可适当降低，填充深度可升高，甚至可以与草坪面持平。美国宾西法尼亚州立大学研究表明，人造足球场草坪上，足球的反弹及球场表面硬度，在某种程度上可以由填充物类型和填充深度来控制。
    3.4 人造草坪排水设计
    有的人造草坪设计有排水系统，草坪垫层具有渗透性，基础层中设计有排水管道，此类草坪的建造结构较复杂，造价较高。但也有的系统没有设计排水系统，那就要依靠表面自然坡度排水，因此对表面建造要求较高。
在人造草坪建造之前，为了保证草坪质量及经济有效，以上四个因素是应主要考虑的。除了这四条主要因素外，还有其他的一些因素如基层的处理、粘结用胶的选择等。总之，在实际工程建造中，应该将各项因素与投资方的经济投入、草坪实际使用特点等因素充分结合，以科学的理论与技术为依托，最大程度的实现经济、适用、有效原则。