关键词：手孔井盖 物理特性 承载能力 实际应用
道路照明手孔井井盖多年来延续使用着传统的、经典的铸铁井盖。只是近十几年来由于铸铁井盖被偷盗引发的伤害事故频频发生，造成的社会问题十分严重，所以许多城市的相关管理部门都在寻求其它材料来代替铸铁井盖，于是各种名目、不同材料的非金属井盖应运而生，如：纤维增强树脂基、钢筋增强树脂基、粉煤灰增强树脂基、废砂增强树脂基等等，统称为复合型材料，为复合型井盖开辟了广阔的市场。面对市场纷繁复杂的各类复合型井盖和经典的铸铁井盖，我们应该如何选择呢？不妨对它们从分子结构、物理特性到几年来使用过程中发现的问题，乃至今后的发展做一个比较，通过科学实际的比较，才能明确我们需要的选择：
一、物理特性的比较
1、铸铁井盖：
我们国家的铁矿石中锰、磷、硫的含量比较高，所以早期的铸铁称为灰口铁或白口铁，虽然硬度比较强，但是比较脆，承载不住复杂的应力或过强的冲击会断裂。路灯行业长期延用手孔井铸铁井盖确实存在类似缺陷。
1947年英国科学家发明了球墨铸铁，从根本上改变了铸铁的物理性质，成为“以铁代钢”的典范，几十年来球墨铸铁的应用发展很快，被广泛应用于全世界各个领域。
所谓球墨铸铁是“碳以球型石墨的形态存在”，在冶炼过程中，降低铁液中锰、磷、硫的含量，提高碳、硅的含量，在摄氏3000度的高温环境下促进碳元素球型化，形成铁元素与碳的球型石墨形态的稳定的键价结构。使其不仅保持了很强的硬度，还具备较高的延展性（或称韧性），从而体现其较高的耐疲劳特性。所谓较高的延展性是指当受到较大的外力冲击时只会产生形变而不致断裂，球墨铸铁的形变率能达到2～3%。球墨铸铁的表面也会生锈，这层铁锈在表面形成一层保护膜，由于其本身球型石墨的稳定结构，使锈蚀不再深入。球墨铸铁因稳定的分子结构，表现出优异的物理特性。
2、复合材料井盖
多数复合型井盖都是化工原料的下脚料热压形成的。前面提到的几种复合材料都有“树脂基”，所谓“树脂基”即以树脂作为黏合剂，加入粉状的化工原料，通过300摄氏度的高温将其融化热压成形。通过显微镜观察，它的分子结构杂乱无章，没有分子结构的重新排列，坚固耐久的功能很难保证。甚至部分厂家是手工操作，质量更是难以保证。
单纯的复合材料井盖，其静态承载力、抗冲击力、耐疲劳性能都是不够的。为了提高井盖的承载压力，大部分厂家在井盖内部有的敷钢丝网；有的像钢筋混凝土一样敷钢筋，还有的敷钢板。这种复合材料是由多种不同材料组合的多相体系。从物理学角度讲：不同材料其遇冷、受热的膨胀系数是不同的。在复合井盖的多相体系中，相与相之间、金属材料与非金属材料之间，由于膨胀系数不同导致井盖内部会出现许多细小裂纹，因而产生吸湿现象，造成内部金属材料锈蚀，进而加速这些细小裂纹的产生和扩大。在重复循环的应力作用下，会发生疲劳性损坏。一年四季温度的变化、阳光紫外线的照射以及环境污染的影响，更加剧了疲劳性损坏的程度。对于非金属复合材料的井盖来讲，疲劳性损坏是比静载损坏更为常见的失效形式。
二、实际使用过程的比较
传统的灰口铁的铸铁井盖在使用过程中，虽然硬度比较强，但是比较脆，承载不住复杂的应力或过强的冲击会断裂。另一项弊病就是容易失盗。球墨铸铁的井盖在路灯行业还没有得到广泛应用就被复合型井盖所取代。本文仅以传统的灰口铁的铸铁井盖与复合井盖在以往使用过程中性能的比较为例：
1、复合型井盖因内部增加了增强承载能力的材料，所以井盖整体比较厚，从而使井盖与井圈的吻合口比较深，在开启井盖过程中，难免会有渣土、杂物留在井口或嵌在轴的转动行程范围内，增加了打开井盖的难度。同时使得井盖不容易盖严，磕绊过路行人。
铸铁井盖在机械强度优于复合井盖的前提下相对比较薄，井盖与井圈的吻合口比较浅，开、闭相对比较自如，关闭相对严密。
2、增强型复合井盖提高承载能力的材料都包在井盖的大盘内，而井盖的薄弱点恰在井盖与轴的连接部位，反而没有采取增强措施。一般运行人员在开启井盖之前，都要用手锤震动井盖的边缘和轴的连接部位。尤其是冬天，手孔井内外温差比较大，在井盖与井圈的吻合口处会结霜或结冰，粘住井盖。需用手锤用力敲打、震动，往往使复合井盖与轴的连接部位断裂或复合井盖边缘部位掉块。
铸铁井盖很少发生因用手锤用力敲打、震动，造成碎裂的情况。
4、防盗问题：
我们现在面临的防盗问题，不仅局限于井盖被盗，还有打开井盖偷盗电缆、私接电源和私穿不明缆线问题。比较现实可行的办法是在井盖上装锁。铸铁井盖底面是平的，对于装锁有较大的空间。而复合井盖为增强承载能力，底面有很厚的网格型加强筋或底面呈半球型，没有装锁的空间，只能任由随意开启井盖。
三、路灯井盖材质的发展
笔者有幸参加过两次全国性的市政设施检查井井盖应用推广研讨会，接触到了国内和国外的这方面的专家，受益匪浅。谈到发展，我们首先想到的是“科学发展观”，科学发展观的重要内容是“可持续发展”。铸铁井盖使用的是天然资源，即一次资源，具有回收再利用的价值，是符合发展循环经济，保持可持续发展要求的。
而复合型井盖的材料基本上都是难以降解的物质，没有回收再利用的价值。在我与外国专家谈话中，他提到：欧洲在40～50年前也遇到铸铁井盖失窃的类似问题，当时也用了一段时间复合材料井盖。但并不像预想的那样坚固、耐用，效果不好。最让他们感到为难的是环境问题，大量损坏的复合材料井盖的残骸难以处理，给生态环境带来很大危害。因此，欧洲国家早已经不再使用复合材料的井盖了。在欧洲国家的大街上已经见不到复合材料井盖的踪影了。据了解，目前日本以及部分发达国家已经立法，为了保护环境，对于居民需要处理的废旧家用电器的回收，是要向居民收费的，随便遗弃是要课以高额罚款的。虽然，目前我国对于环境保护的力度还达不到日本及部分发达国家的程度，但这毕竟是国家控制环境不断恶化的手段。保护环境是我们造福子孙后代义不容辞的责任，同时也是路灯行业应尽的社会责任。因此，使用有回收价值的铸铁井盖，能够循环使用，应该是长远之计；而使用复合井盖应该是应对社会问题的权宜之计。
四、个人观点
我认为：复合材料井盖问世不过十余年的历史，复合材料井盖的国家标准，建设部于2005年5月16日发布，10月1日起正式实施。也就是说，在此之前，生产的复合型井盖没有国家标准的约束。各自为政，质量方面没有统一标准。在企业标准、地方标准中所谓耐腐蚀性、抗老化性仅停留在数据测算、实验室的试验推算上。并没有经过真实的历经二十年以上时间和恶劣环境条件下的考验，认为是成熟产品尚为时过早，复合井盖最终的老化、淘汰是必然结果。试想：如果成批的复合材料井盖同时进入老化期，我们将面临处理多少次由于井盖糟朽，造成伤害的事故。尤其北京是政治、经济、文化中心，其国际化大都市的形象，政治影响非同小可，“北京无小事”的观念多年来在我们中间都是刻骨铭心的，对于复合型井盖的推广应用必须慎重。
在笔者与废弃物资源化国家工程研究中心主任孙教授谈话过程中，他讲：鉴于目前形势下（当时国家标准还没有颁布）的复合材料井盖，请使用单位必须慎用！因为，“再好的复合材料井盖也不如铸铁井盖。”
其实，避免城市照明设施失盗最基本的只需要解决两个问题。一是，没有专用工具井盖打不开；二是，不使用机械，仅靠人为的力量砸不碎。
目前市场上已经有了二者兼具的球墨铸铁井盖，这种井盖从设计模具开始就考虑到装锁具问题，井盖成型本身带锁，其开锁工具是唯一的、排它的专用工具。能够解决非路灯专业人员随意打开井盖的问题。井盖打不开就盗不走，同时工井内的设备也能得到保护。球墨铸铁以它良好的韧性，以一个人所能举起的最大重物，来冲击井盖，只会产生局部形变，而不致被击碎。这种井盖的每套价格约与我们目前使用的复合井盖再加锁具的价格，二者价格相差无几。但是，使用性能方面则差异很大。况且，价格问题并不是我们关注的问题。我们所要考虑的是安全可靠、经久耐用。