糧食倉儲結構氣密性研究及控制措施

◎ 胡亞民

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

“國以民為本，民以食為天”，糧食是關系國計民生和國家安全的重要戰略物資 。建設高標準糧倉，實現綠色儲糧是高質量發展的體現，采用智能氣調儲糧，是高標準糧倉建設的要求[1]。糧食倉庫的氣密性能對保溫、抑制蟲害、延緩糧食老化、保證儲糧品質及安全以及減少糧食損害具有重要的現實意義，有利于提高經濟效益、生態效益和社會效益。保證糧倉氣密性是實現氣調儲糧的前提和基礎[2]。為此，應高度重視糧倉的氣密性能研究，完善相關標準，充分分析影響糧倉氣密性的各種因素，有的放矢，研究具體的控制措施，保證建設效果，充分發揮新技術、新工藝的作用，為建立綠色生態儲糧系統奠定良好的基礎。

1 糧倉氣密性的必要性及標準要求

糧倉氣密性是指倉房對倉內氣體的密封性能。為滿足糧食在倉庫中的安全性，糧食性質至關重要。此外，儲糧還應保證適宜的儲備條件，控制儲備過程中的糧食蟲害。傳統糧食倉庫采用磷化氫氣體熏蒸殺蟲，會對環境造成污染，國家已逐步淘汰或減少使用這種熏蒸工藝[3]。研究表明，當氧氣濃度降至2%以下或二氧化碳濃度增至40%～60%，絕大多數儲糧害蟲就會被殺死[4-5]。大量輸入N2使其達到有效濃度后，也可改變糧堆生態環境中的氣體組分，從而達到抑制糧食蟲害、霉變發生，延緩糧食品質陳化，減少輪換次數，增加儲糧經濟價值的效果，最終實現糧食綠色、安全儲藏的目的。因此，目前我國新倉型中大多采用氮氣調儲糧技術[6-7]。通過固定式制氮機分離空氣中的氮氣，利用通風管網將分離出來的氮氣輸送到密閉的糧堆并將糧堆中的氧氣置換掉，從而調節倉內的氣體組分，氮氣一般需要濃度達到規定的98%，該濃度可使糧堆長期處于高氮低氧（或缺氧）狀態。其主要是通過改變害蟲、霉菌的生存環境，抑制糧食自身的有氧呼吸，達到抑制、滅殺害蟲、延緩糧食陳化的目的。氣調儲糧要求倉庫氣密性達到一定標準，才能使倉內氮氣濃度達到殺蟲的效果，否則既殺不死蟲，又需不斷補充氮氣，增加了儲糧成本。

根據用途不同，倉房可分為氣調、熏蒸、控溫3 種倉型，不同類型倉房的氣密性要求略有差異。氣調倉標準按1 ～3 級，倉房氣密性等級按整倉密閉（500 Pa 的壓力半衰期）一級為5 min。經過大量案例分析，許多糧倉達到一級均有難度，造成大量補氣或殺蟲不理想，因此只能采用糧堆薄膜密封（-300 Pa 的壓力半衰期）進行膜下氣調、熏蒸。據了解，考慮當前的施工、設計技術條件等因素的影響，為保障氣調氣密下的滅蟲效果，新的糧倉氣密性規范（待審）要求提高了相應標準，每個類別各分3 個等級，其氣密要求如表1 所示[8]。

表1 糧倉的氣密性等級表

2 糧食倉庫氣密性影響因素及處理措施

當前糧食儲備倉庫倉型主要為鋼筋混凝土淺圓倉、大直徑筒倉、平房倉，散糧樓房倉也在部分城市采用。從已經使用的工程檢驗結果來看，許多剛建好的倉庫氣密性能達不到標準要求，需要通過現場找出漏氣點進行彌補，甚至有的位置屬于嚴重缺陷，通過封堵后效果仍然不好，究其原因，是前期氣密措施處理不力，施工環節要求不明確、控制不嚴，造成大量漏氣點，達不到控制指標。平房倉可采用覆膜氣調進行補救，對鋼筋混凝土筒倉要求整倉氣調，不能做糧堆薄膜密封，影響明顯。因此，分析影響糧倉氣密性的設計因素及控制要點，并提出可靠的解決措施至關重要。

2.1 影響糧倉氣密性的設計因素及控制要點

控制好糧倉氣密性要從設計著手，充分重視氣密性設計，形成系統性的氣密性處理方案。糧食儲備庫氣密性設計涉及工藝、電氣、暖通、建筑、結構以及檢測相關專業，應充分考慮不同部位、不同環節、不同構件、設備以及設施氣密設計，從建筑節點做法、建筑、安裝材料選取、施工要求以及氣密性檢驗多方面控制，不僅要“堵漏”，更要“防漏”，防堵結合才能有效提高氣密性。

經過大量的工程實際分析，糧倉氣密控制點主要在結構構件連接部位、墻體的裂縫及施工縫、入倉門、查糧門、倉體氣密窗、墻體、樓面、屋面、地面裂縫以及設備進出預留預埋部位。因此，必須在倉體結構及細部構造上做好氣密性設計。

（1）倉型選擇應盡量選擇氣密性能好的建筑結構方案，盡可能選擇易于保證氣密的鋼筋混凝土現澆結構。平房倉墻體結構設計均不計算，滿足強度即可；鋼筋混凝土淺圓倉、大直徑筒倉倉壁規范設計裂縫現行規范控制在0.20 ～0.25 mm，則可保障糧倉氣密性能，設計應嚴格控制正常使用下的結構計算裂縫。混凝土墻體及現澆地面、樓面均應考慮后續的結構溫度收縮，超長的結構盡量采用后澆帶設計方案，混凝土材料應選擇微膨脹性的，以減少大面積混凝土樓板的收縮裂縫。筒倉現澆圓錐頂與倉壁環梁應采用圓錐頂蓋一次性施工設計，建筑防水也有利于倉體的氣密性能，要求滿粘施工，結構盡量減少倉頂圓錐坡度設計，便于控制倉頂混凝土結構的密實性，角度建議控制在20°～22°。門窗的氣密性能指標應嚴格按規范執行，要高于土建的整體氣密性指標。

（2）要有細部的氣密處理措施。實踐表明，連接部位大樣需要設計專門的氣密處理，否則施工難以做好。①筒倉混凝土墻壁施工縫則是影響筒倉氣密性的主要因素，控制部位主要在滑模起始點、倉頂檐口處，這一般是結構特點造成的，應在設計階段做好設計處理，且應盡可能減少預留施工縫，其中滑模施工是減少施工縫的有效方法。此外，還要明確施工縫的預留位置、處理要求，對滑模期間緊急停工也要有具體要求。②關于門窗洞口，當前設計采用鋼筋混凝土邊框，要做好邊框與門窗框的氣密設計，采用企口型做法，做好縫隙氣密處理，傳統直通縫設計是倉房漏氣的重要因素。③進出倉管線采用氣密性做法。糧倉設施及管線進出需要事先設計套管連接，并設計連接預埋件氣密性。預埋件周邊漏雨、漏氣較為常見，洞口預埋件設計方案要便于施工控制，與混凝土一體化施工，減少后做預埋。④在平房倉裝糧線上預設封閉型薄膜密封槽，滿足膜下氣調要求，保證糧倉氣調操作的可靠性。門窗四周槽管加薄膜密封，包括淺圓倉人孔門，與門窗自身氣密形成雙層氣密，倉房氣密性大大提高，同時有效解決了門、窗與墻壁連接處漏氣的問題，滿足實施整倉環流熏蒸技術的要求。⑤淺圓倉、大直徑筒倉混凝土筒壁及倉頂蓋所有進出洞口要求套管處理，結構施工一次性澆筑。倉庫常見洞口氣密預埋參考做法詳見圖1。

2.2 影響糧倉氣密性能的施工因素及控制要點

施工質量是糧倉氣密性的保障。影響氣密性的施工因素主要有墻體砌筑質量、縫隙處理質量、混凝土振搗密實度、混凝土自然收縮及養護質量、門窗縫隙的氣密施工、建筑、施工縫的處理以及設備安裝密封材料的優劣和耐久、耐候性能等。要做好土建施工、設備安裝的氣密性處理。

2.2.1 土建工程施工質量氣密性保障

施工質量的好壞會嚴重影響糧倉氣密性能的質量。因此，糧倉建造前期就需要充分理解糧倉的氣密性要求，在糧倉的設計和施工建造過程，要對材料的選擇和施工工藝進行嚴格把關，提高糧倉工程的質量。

為了保障平房倉砌體圍護墻施工質量，應結合砌體砌筑工藝，避免產生通縫，水平及垂直砌筑砂漿灰漿飽滿度至少達到80%，杜絕腳手架在墻體預留孔洞。倉房洞口周邊預留預埋應與結構層整體澆筑，避免二次施工環節施工縫漏氣；嚴格控制施工質量，控制混凝土施工過程中的缺陷、裂縫，管線穿墻應采用預埋方式，周邊澆筑混凝土減少結構裂縫。平房倉基礎回填不密實是造成糧倉根部地面裂縫的重要原因。

淺圓倉、大直徑筒倉應采用整體現澆的滑模施工工藝，控制提高混凝土的密實性。筒倉滑模施工中的拉裂裂縫、墻體蜂窩缺陷會直接影響倉房的氣密性，鋼筋混凝土圓錐頂板混凝土應采用機械振動密實，并進行連續澆筑，減少施工縫造成倉頂板漏氣，同時還應注意結構的后期養護。

入倉門、設備氣密及設備安裝節點設計，以及氣密要求也是控制倉房氣密性的重難點。要嚴格實施施工監督，材料控制；采用專業的門窗廠家制造，出廠應有氣密性能指標合格證。

2.2.2 機電安裝工程施工質量氣密性保障

針對倉房進出糧設備進行氣密性控制，安裝應控制密封材料的性質、規格，提高其對變形的適應能力。密封材料的優劣會影響倉房的氣密性及長期使用效果。由于工程施工土建與機電分屬多家施工單位，應做好交界面的配合，明確各方責任范圍以及氣密性檢測要求，減少推諉現象發生。

3 倉房氣性檢驗

倉房氣密性指標應通過專業的檢測設備、科學的檢測方法測定。當前采用的氣密性檢驗方法主要是通過設備向倉內打壓，達到一定壓力后（500 Pa），測量倉內壓力的半衰期。需要說明的是，由于倉內壓力的不均勻性，不同部位測量數據反應的總體壓力會有所差別，應科學制定測量方案，盡量減少不確定性，還要通過測量找到相對較大的漏氣點。對于較大的筒倉，雖然半衰期滿足要求，但靠近漏氣點的區域會出現氮氣濃度達不到要求的情況，局部蟲卵殺不死，儲備過程中會出現局部糧情。

4 結語

氮氣氣調能有效控制糧溫、抑制糧食呼吸、防治病蟲害以及延緩糧食品質下降，控制糧倉氣密性是建設高標準糧倉時保障儲糧質量的重要手段，應高度重視糧倉的氣密性。以生態理論為指導，通過實施系統化的糧倉氣密性改善措施，從多維度控制，保障糧倉的氣密性，以技術創新實現綠色、高效儲藏，從而更好地保證儲糧安全，實現糧食儲備的高質量發展。