立筒倉筒壁氣密性修補技術探索

◎ 汪子俊，李首文，謝昕凱

（杭州市糧食收儲有限公司良渚分公司，浙江 杭州 310000）

近年，隨著我國糧食總產量的持續穩步增長，各糧食管理部門為了增加糧食流通、改善倉容不足的情況，積極有效地建造了一大批機械化程度高的糧食立筒倉。糧食立筒倉由于具有節省空間、糧食存儲量大、結構簡單耐用等特點，已然成為糧食儲存的常用容器。

杭州市糧食收儲有限公司良渚分公司已建立一定數量的糧食立筒倉，隨著使用時間推移，立筒倉筒壁會出現裂紋，裂紋會導致立筒倉氣密性下降，影響糧食倉儲效果。為了滿足對于糧食存儲發展的不斷需求，同時也為儲糧存儲企業構建全方位、一體化的納米涂層氣密性糧庫，實現糧食存儲安全的高效管理。通過運用國際領先的納米技術，依托清華大學材料系等科研院所研發的科技成果，以及多個行業的堅實市場基礎和極好的用戶口碑，建立儲糧納米涂層氣密性糧庫，為儲糧系統開創納米時代，真正做到“中國糧，放心糧；中國糧，科技糧；中國糧，安全糧”，為國家“藏糧于地、藏糧于技”戰略提供技術支撐。

1 材料和試驗準備

1.1 試驗倉房

試驗倉房為杭州市糧食收儲有限公司良渚分公司立筒庫T506、T507、T508、T509，4 座倉房規格相同，長34.7 m、直徑10 m，4 座倉房均采用磚混（高強度透氣磚和混凝土組合）結構,并經滑模一體澆筑而成，建設時間為2009 年[1]。試驗前，4 座倉房的裂縫尺寸經測量為0.5～2.0 mm，裂縫分布在立筒倉筒體內部，且縱向、橫向都有，呈無規則分布。

1.2 試驗糧食

試驗倉T506、T507、T508、T509 倉儲藏小麥，倉容1 620 t，入倉時間為2021 年8 月。

1.3 氣密改造材料

本產品是針對糧庫復雜工況開發的特種涂料，是通過國外高端進口原材料和特種功能材料合成的特殊耐老化抗穿刺彈性涂料。經過高分子鏈段設計的計算機模擬和大量實驗研究確定合成工藝，該工藝通過4個特殊的步驟將4 種特征基團按照一定的順序逐一接枝到高分子鏈段上，從而使得反應體系從油相轉變成水相，實現獨特的相轉變過程，這一過程具有重大的突破，可以實現彈性涂料體系環保這一特征。在該合成工藝中，通過對各個原料配比及每一步反應程度的控制，實現了高分子鏈段在分子結構、相態結構、分子量、支鏈長度、特征基團官能度等方面的可控優化設計，使產品獲得密封性優異、力學性能突出、耐老化、阻燃無毒、施工便捷、易修復等優點，修補干燥后產品拉伸強度大于25 MPa，斷裂伸長率大于600%，撕裂強度大于65 kN/m，耐久性大于6 年，完全滿足糧庫長期使用的氣密性要求。本產品可噴涂、輥涂或預制成膜現場粘貼，可以用于新建或改造項目。產品具體性能指標如表1 所示。

表1 產品性能指標表

1.4 氣密檢測設備

采用配有自動控制閥的智能倉房氣密測定風機（型號4-72-3.6A）、U 型管、秒表等。

2 試驗方法

2.1 空倉預處理

試驗倉房在糧食清倉完成后，由于立筒倉自身筒體高度較高，且筒體內部缺少著力點和站立點，需要采用臨時搭架和機器清掃結合方式對空倉進行預處理。具體方式為：當試驗倉房內糧食出空后，先對筒倉錐體底部進行無死角式清掃，對可觸及的墻體表面部分進行清掃，尋找可見裂縫，然后通過臨時搭架，利用吸塵器對筒壁裂縫上的灰塵進行清掃，包括清除縫隙內部的灰塵、余糧等雜質，確保符合涂刷氣密材料的要求[2-3]。

2.2 筒壁填縫處理

根據實際情況采用分批次進糧、階梯式修補筒壁裂縫的方法，先判斷裂縫是自然澆筑水泥收縮產生的裂縫還是后續使用由于外部原因產生的開裂，針對不同的形式采取不同措施進行處理。本次試驗倉裂縫部分存在繼續發展的可能，因此有靜止裂縫和活動裂縫2 類，尺寸范圍為0.2～2.0 mm，根據裂縫寬度合理調配裂縫修補膠進行填縫處理[4]。

2.3 人員要求

施工人員要求為熟悉立筒倉作業的專業人員，同時要求視力好、認真仔細、踏實耐心，并知曉處理裂縫的全部流程。

2.4 施工工藝方案

2.4.1 施工準備

要求筒壁裂縫處基體表面含水率≤6%，pH 值6～10，混凝土表面噴射或電動工具打磨去除表面弱界面層。

施工時要求溫度在0 ℃以上（最佳溫度在10 ℃），在室外施工時，遇到大風、下雨等環境應停止施工。

2.4.2 施工過程

（1）裂縫表面處理：清理混凝土立筒倉內表面，沿裂縫長度方向輕輕鑿出 V 形槽，通過V 形槽將裂縫內雜物清除干凈，用干燥壓縮氣體將裂縫內的塵土與余渣全部處理干凈，保證基體面干燥、潔凈；采用蜂窩麻面磨光機、鋼刷、噴砂等表面打磨工具，將待涂膠面的裂縫打磨平整，露出有細小凹凸的結合層。

（2）施底漆：采用噴涂或者刷涂方式，參照產品使用說明書將混凝土表面刷一層封底漆。

（3）施彈性密封材料：采用輥涂方式，待封底漆干燥后涂刷彈性密封材料，靜置2 h，涂刷第2 道彈性密封材料，又靜置2 h，涂刷第3 道彈性密封材料。

2.4.3 施工注意事項

涂膜全部施工完畢后，需養護24 h,此期間應避免油、雨水（露水）、化學品及物理損傷涂膜，確保涂敷質量和效果。如發現涂膜層出現脫落或是損傷，應在2 h 后重新施工補涂。

施工時尤其應注意防止三面粘接情況，在施工時密封材料底部應放置泡沫棒等不粘材料以免造成三面粘接。若由于密封設計不合理造成密封失敗，再次補施膠時仍應遵守防止三面粘接的原則，如圖1 所示，由于寬深比遠小于2 ∶1，因而密封材料易被拉斷而失效。補施膠的時候不能直接在原有的密封材料上面直接施工，而是需要采用防粘帶避免三面粘接；另外，補施膠時AB 的數值選取也需要進行設計計算[5]。

圖1 裂縫修補膠施工示意圖

3 結果與分析

3.1 試驗倉房改造前氣密性

通過對試驗倉房氣密的改造，提升立筒倉氣密性。試驗倉房采取整倉氣調方式，對倉房改造前后實倉膜下氣密性進行對比分析，氣密性測試采用負壓測試法即-300 Pa 時的壓力半衰期。采用智能風機連接環流系統中聯通風道的環流管，對試驗倉房改造前倉房進行氣密性測試，測試結果如表2 所示。

表2 試驗倉改造前倉房氣密性測試結果表

3.2 試驗倉房改造后氣密性

2021 年6 月25 日，試驗倉完成了入糧前的空倉氣密性改造，分別于2021 年入滿小麥，并于2022 年3 月21 日對試驗倉進行了整倉密閉。試驗倉改造后的倉房氣密性測試結果如表3 所示。

表3 試驗倉改造后倉房氣密性測試結果表

3.3 試驗倉房改造前后經濟效益對比

通過對T506、T507、T508、T509 試驗倉房改造前后的制氮時長、富氮氣調噸糧成本等數據跟蹤記錄，結果顯示，試驗立筒倉改造后，制氮時長分別降低了約46%、28%、23%和59%，噸糧富氮成本分別降低了約48%、30%、28%和59%，平均節約成本1.4元/t，詳見表4 所示。

表4 噸糧富氮成本降低率表

3.4 此次改造材料成本分析

本次改造使用納米涂層材料改造T506、T507、T508、T509 4 個倉房，共計使用5 kg 底層滲透材料和10 kg 氣體阻斷材料，共計成本2 700 元，平均噸糧成本在0.42 元/t。

4 討論

（1）改造過程中，試驗倉房內筒壁的裝糧線下四周直徑較大，導致難以觀察全部裂縫，且倉房內由于空間有限，施工環境受到較大限制，修補效果不如在空曠的高大平房倉，結果尚存在一定偶然性。盡管存在上述不利影響因素，但試驗倉房的氣密改造效果依舊明顯，半衰期均在 4 min 以上，平均提升氣密性135 s 左右。

（2）該項目結合我庫N2氣調儲糧試驗項目，經過2022 年、2023 年氣調結果顯示，改造后的氣密性完全可以滿足富氮氣調儲糧，設定濃度為98%情況下，單倉平均充氣約40 h 即可確保倉內N2濃度98%以上維持28 d 左右，并徹底殺蟲。

（3）通過對試驗倉裂縫進行使用納米涂料改造，使筒倉氣密性得到了顯著提升，不僅滿足了整倉密閉富氮氣調儲糧要求，同時有效降低了噸糧富氮氣調成本，取得投入少（成本0.42 元/t）、收益多（節省1.4 元/t）的效果。試驗效果與當今倡導的綠色儲糧相吻合，具有良好的市場推廣價值，同時也為提升綠色充氮氣調儲糧效果提供了新的研究方向。