کامپوزیت‌ها ترکیبی از دو یا چند ماده مختلف هستند به گونه‌ای که این اجزا به راحتی از یکدیگر قابل تشخیص نبوده و ترکیب نهایی آنها دارای خواص جدیدی است که به تنهایی در هر جزء موجود نمی‌باشد. معمولا مواد کامپوزیت دارای یک فاز اصلی و زمینه هستند و به منظور بهبود خواص مکانیکی از موادی به عنوان فاز پرکننده با وزنی کمتر از 5 درصد وزن کل ماده در آنها استفاده می‌شود. حال اگر این فاز زمینه یا پرکننده و یا هر دوی آنها در مقیاس نانو (با ابعاد کوچکتر از 100 نانومتر) به کار برده شوند به ماده حاصل از ترکیب آنها نانوکامپوزیت گفته می‌شود. 

نانوکامپوزیت‌ها به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی مناسبی همچون استحکام و سختی بالا، مقاومت حرارتی بالا، وزن کم و مقاومت بالا در برابر ترکیبات شیمیایی کاربرد روز افزونی در صنایع مختلف مانند خودروسازی، هوافضا، تجهیزات الکترونیکی و صنایع بسته بندی دارند.

در روند تولید دریچه‌های منهول و در راستای ساخت دریچه‌هایی جدید که معایب دریچه‌های قبلی را نداشته و دارای مزایای بیشتری باشند، دریچه‌های منهول از جنس نانوکامپوزیت ساخته شدند. استفاده از این دریچه‌ها به عنوان نسل جدید دریچه‌های منهول به دلیل دارا بودن خصوصیاتی همچون وزن نه چندان زیاد، قیمت مناسب و ضد سرقت بودن به سرعت در حال افزایش است و امروزه به عنوان جایگزینی مناسب برای دریچه‌های چدنی، بتنی، چدن- بتن، کامپوزیت، کوپلیمر و پلی‌اتیلن شناخته می‌شوند.

کاربرد دریچه‌های نانوکامپوزیت

سیمان، مواد افزودنی معدنی و آلی مانند نانوسیلیس و نیز الیاف فولادی از جمله مواد تشکیل دهنده دریچه‌های نانوکامپوزیت هستند. کاربرد این دریچه‌ها با قابلیت تولید در هر 6 رده مقاومتی A15 تا F900 روز به روز در حال افزایش است و همواره به عنوان گزینه‌ای مناسب و به صرفه برای استفاده بر روی انواع منهول‌های موجود در مناطق با ترافیک سنگین (خیابان‌ها و بزرگراه‌ها با عبور تعداد بالای وسایل نقلیه)، مناطق با ترافیک سبک (خیابان‌های موجود در سطح شهر)، پیاده‌روها و پارک‌ها، کارخانجات صنعتی و شهرک‌های مسکونی مطرح می‌شوند.

دریچه‌های نانوکامپوزیت ضمن استحکام بالا در مقابل بارهای ترافیکی و غیر ترافیکی، وزن مناسبی نیز  دارند و این امر سبب می‌شود تا به راحتی این امکان فراهم شود که در زمان‌های مورد نیاز برای بازدید از تاسیسات زیرزمینی، از روی دهانه چاه‌های منهول برداشته شوند. این ویژگی‌ها در کنار طول عمر بالا و قیمت قابل رقابت با سایر جنس‌های دریچه سبب شده است تا شرکت‌های آب و فاضلاب، گاز، مخابرات، برق، شهرداری‌ها، کارخانجات صنعتی و شرکت‌های نفت و گاز و پتروشیمی به عنوان مشتریان دریچه‌های منهول به سراغ دریچه‌های نانوکامپوزیت رفته و از آنها به عنوان جایگزینی مناسب برای دریچه‌های قبلی خود استفاده نمایند.

در کاربردی دیگر، مدل حفره‌دار این دریچه‌ها بر روی دهانه منهول‌های فاضلاب قرار می‌گیرد تا ضمن جلوگیری از سقوط افراد و وسایل نقلیه به درون چاه، به عنوان زهکش رواناب‌های سطحی ایفای نقش کند. این دریچه‌ها در واقع جریان آب به راه افتاده در سطح خیابان که بعد از بارش‌های شدید ایجاد می‌شود را در صورت عدم گرفتگی حفره‌ها با آشغال، به درون سیستم‌های جمع‌آوری فاضلاب هدایت می‌کند.

ابعاد دریچه‌های نانوکامپوزیت

کاربرد گسترده دریچه‌های نانوکامپوزیت در صنایع گوناگون مستلزم این است که بسته به سفارش مشتری و شرایط بارگذاری در منطقه مورد استفاده، این دریچه‌ها در شکل‌ها و ابعاد متنوعی تولید شوند. برای مثال موارد زیر از جمله نمونه‌های پرکاربرد دریچه‌های نانوکامپوزیت در صنایع مختلف محسوب می‌شوند:

  • دریچه آب و فاضلاب دایره‌ای به قطر 25 سانتی‌متر استفاده شده در پیاده‌روها
  • دریچه دایره‌ای به قطر 5/32 سانتی‌متر استفاده شده بر روی منهول‌های شرکت گاز
  • دریچه دایره‌ای به قطر 60 سانتی‌متر استفاده شده در شهرک‌های صنعتی و صنایع آب و فاضلاب
  • دریچه دایره‌ای به قطر 80 سانتی‌متر استفاده شده در منهول‌های مخابرات
  • دریچه‌های مربعی به ضلع 40، 60، 80 و 100 سانتی‌متر از نوع ساده و آبرو استفاده شده در کاربردهای شهری
  • دریچه‌های مستطیلی به ابعاد 80×60، 100×60 و 100×80  سانتی‌متر از نوع ساده و آبرو استفاده شده در کاربردهای شهری

وزن و قیمت دریچه‌های نانوکامپوزیت

با توجه به تولید دریچه‌های نانوکامپوزیت در هر 6 رده مقاومتی و نیز در اشکال و ابعاد گوناگون، وزن‌های مختلفی از این دریچه‌ها در بازار موجود است. اما اگر شکل، ابعاد و رده مقاومتی را به عنوان پارامترهای تأثیرگذار بر وزن دریچه‌های منهول ثابت فرض کنیم، می‌توان گفت که وزن دریچه‌های نانوکامپوزیت کمتر از نمونه‌های چدنی، بتنی و کامپوزیت می‌باشد. در واقع فناوری استفاده از ذرات با مقیاس نانو در ساختار کامپوزیتی این دریچه‌ها سبب بهبود خواص مکانیکی از جمله افزایش مقاومت و استحکام آنها گشته و به دنبال آن قابلیت تولید در وزن‌های کمتر را نتیجه می‌دهد.

یکی از تجربه‌هایی که اکثر عابرین پیاده و رانندگان وسایل نقلیه هنگام عبور از روی برخی دریچه‌های منهول دارند، احساس لق بودن دریچه‌ها و تکان خوردن آنها است. یکی از علت‌های اصلی این پدیده وزن خیلی کم دریچه و عدم چفت شدگی آن بر روی قاب زیرین است. وزن دریچه‌های نانوکامپوزیت به گونه‌ای است که در عین چفت شدگی مناسب در جای خود و عدم لق زدگی، آنچنان زیاد هم نیست که باز کردن آنها را مانند دریچه‌های بتنی دشوار نموده و هزینه‌های حمل و نصب را افزایش دهد.  

معمولا قیمت دریچه‌ها اولین پارامتری است که خریداران هنگام انتخاب به آن توجه می‌کنند. در واقع از میان دو دریچه که مزایا و معایب متفاوتی دارند، انتخاب خریداران معمولا دریچه‌ای است که قیمت پایین‌تری دارد حتی اگر مزایای آن کمتر از نمونه دیگر باشد. یکی از مزیت‌های رقابتی اصلی دریچه‌های نانوکامپوزیت در بازار دریچه‌های منهول، ارزان‌تر بودن آنها نسبت به سایر جنس‌ها می‌باشد؛ و این در حالی است که این دریچه‌ها تمام ویژگی‌های مطلوب برای یک دریچه منهول را نیز دارا هستند.

مزایای دریچه منهول نانوکامپوزیت

  • قیمت بسیار مناسب: همانطور که ذکر شد استفاده از فناوری نانو در تولید این دریچه‌ها سبب کاهش قیمت تمام شده آنها می‌شود؛ به گونه‌ای که در میان تمام دریچه‌های منهول موجود در بازار، دریچه‌های نانوکامپوزیت دارای پایین‌ترین قیمت هستند.
  • وزن کمتر نسبت به دریچه‌های چدنی، بتنی و کامپوزیت
  • مقاومت بالا در برابر ضربه و فشار: به دلیل استفاده از نانو ذرات سیلیس و الیاف فولادی در ساختار دریچه‌های نانوکامپوزیت، استحکام این دریچه‌ها در مقابل فشار و ضربه بسیار بالا است.
  • ضد سرقت بودن: ساخت دریچه‌های منهول از مواد قابل بازیافت (مانند دریچه‌های چدنی)، گرچه به لحاظ زیست محیطی یک مزیت محسوب می‌شود اما همین ویژگی انگیزه‌ای برای سارقان ایجاد می‌کند تا آنها را سرقت کرده و به صورت ضایعات به فروش برسانند. دریچه‌های نانوکامپوزیت این مشکل را حل کرده‌اند؛ یعنی در عین قابل بازیافت بودن‌، به دلیل داشتن ظاهری شبیه به بتن و نیز خاصیت چکش خواری بالا ضد سرقت محسوب می‌شوند.
  • مقاومت بالا در برابر اشعه فرابنفش خورشید
  • مقاومت بالا در برابر خوردگی و پوسیدگی: گاهی اوقات دریچه‌های منهول باید در محیط‌های نصب ‌شوند که در معرض مستقیم مواد خورنده و اسیدی قرار دارند. در چنین شرایطی اگر از دریچه‌های چدنی استفاده شود، سطح دریچه حتما باید با پوشش‌های مناسب محافظت گردد که این خود سبب بالا رفتن هزینه‌ها می‌شود. ضمن اینکه بعد از مدتی با از بین رفتن خود این پوشش، مجدد باید هزینه نموده و از پوشش حفاظتی جدیدی استفاده کرد. راهکار بهتر در این شرایط استفاده از جنس‌هایی از دریچه مانند نانوکامپوزیت است که ذاتا در محیط‌های اسیدی و خورنده مقاوم بوده و برای حفاظت از آنها نیازی به هزینه کردن برای پوشش‌های اپوکسی نیست.
  • دوام و عمر مفید بالای 50 سال
  • مقاومت بالا در برابر شعله و حرارت‌های زیاد: این ویژگی دریچه‌های نانوکامپوزیت امکان استفاده گسترده از آنها را در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی فراهم می‌کند.
  • پایداری مناسب در مقابل فرآیند یخ‌زدگی- یخ‌گشایی: به دلیل نفوذ آب نزدیک به صفر، دریچه‌های نانوکامپوزیت بر خلاف دریچه‌های بتنی زمانیکه در تماس با آب قرا می‌گیرند مشکلی بابت نفوذ آب و به تبع آن ترک خوردگی ناشی از انبساط خمیر سیمان ندارند.
  • عدم ترد شکنی: دریچه‌های نانوکامپوزیت به دلیل وجود الیاف فولادی در ساختارشان دارای رفتاری شکل‌پذیر بوده و برخلاف دریچه‌های چدنی و پلیمری تحت بارهای زیاد و رفت و برگشتی دچار ترد شکنی نمی‌شوند.
  • قابلیت تولید در تمام رده‌های مقاومتی A15 تا F900
  • مقاومت سایشی بالا
  • قابلیت تولید در رنگ‌ها و طرح‌های متنوع
  • امکان تولید دریچه با نام و نشان حک شده از موسسه سفارش دهنده
  • قابلیت اتصال بر روی انواع منهول‌ها اعم از آجری، بتنی، چدنی و پلی‌اتیلن
  • عدم لق زدگی و تولید صدا در هنگام عبور وسایل نقلیه
  • قابلیت مرئی سازی در صورت مدفون شدن: بر خلاف دریچه‌های کامپوزیت، پلی‌اتیلن و کوپلیمر که فاقد این ویژگی به ظاهر ساده اما کاربردی هستند، وجود الیاف فولادی در ساختار دریچه‌های نانوکامپوزیت سبب می‌شود تا به راحتی توسط دستگاه‌های فلزیاب شناسایی شده و پیدا شوند.

استانداردهای دریچه منهول نانوکامپوزیت

استانداردهای 14976 ایران (با عنوان “دریچه‌های آدم‌رو و آب‌گیر برای نواحی تردد وسایل نقلیه و پیاده‌رو”) و EN 124 اروپا، دو استاندارد اصلی در تولید دریچه‌های نانوکامپوزیت می‌باشند. لازم به ذکر است که این دریچه‌ها باید مطابق با هر سه بخش الزامات کارایی (شامل محدودیت‌های مربوط به ظرفیت باربری)، الزامات طراحی (شامل ابعاد و رواداری‌های مجاز) و الزامات تکمیلی (شامل موارد مربوط به دوام دریچه‌ها) که در استاندارد EN 124 بیان شده است تولید شوند.