立筒倉筒壁氣密性修補(bǔ)技術(shù)探索

◎ 汪子俊，李首文，謝昕凱

（杭州市糧食收儲(chǔ)有限公司良渚分公司，浙江 杭州 310000）

近年，隨著我國糧食總產(chǎn)量的持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，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(jī)械化程度高的糧食立筒倉。糧食立筒倉由于具有節(jié)省空間、糧食存儲(chǔ)量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用等特點(diǎn)，已然成為糧食儲(chǔ)存的常用容器。

杭州市糧食收儲(chǔ)有限公司良渚分公司已建立一定數(shù)量的糧食立筒倉，隨著使用時(shí)間推移，立筒倉筒壁會(huì)出現(xiàn)裂紋，裂紋會(huì)導(dǎo)致立筒倉氣密性下降，影響糧食倉儲(chǔ)效果。為了滿足對(duì)于糧食存儲(chǔ)發(fā)展的不斷需求，同時(shí)也為儲(chǔ)糧存儲(chǔ)企業(yè)構(gòu)建全方位、一體化的納米涂層氣密性糧庫，實(shí)現(xiàn)糧食存儲(chǔ)安全的高效管理。通過運(yùn)用國際領(lǐng)先的納米技術(shù)，依托清華大學(xué)材料系等科研院所研發(fā)的科技成果，以及多個(gè)行業(yè)的堅(jiān)實(shí)市場(chǎng)基礎(chǔ)和極好的用戶口碑，建立儲(chǔ)糧納米涂層氣密性糧庫，為儲(chǔ)糧系統(tǒng)開創(chuàng)納米時(shí)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(zhàn)略提供技術(shù)支撐。

1 材料和試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 試驗(yàn)倉房

試驗(yàn)倉房為杭州市糧食收儲(chǔ)有限公司良渚分公司立筒庫T506、T507、T508、T509，4 座倉房規(guī)格相同，長(zhǎng)34.7 m、直徑10 m，4 座倉房均采用磚混（高強(qiáng)度透氣磚和混凝土組合）結(jié)構(gòu),并經(jīng)滑模一體澆筑而成，建設(shè)時(shí)間為2009 年[1]。試驗(yàn)前，4 座倉房的裂縫尺寸經(jīng)測(cè)量為0.5～2.0 mm，裂縫分布在立筒倉筒體內(nèi)部，且縱向、橫向都有，呈無規(guī)則分布。

1.2 試驗(yàn)糧食

試驗(yàn)倉T506、T507、T508、T509 倉儲(chǔ)藏小麥，倉容1 620 t，入倉時(shí)間為2021 年8 月。

1.3 氣密改造材料

本產(chǎn)品是針對(duì)糧庫復(fù)雜工況開發(fā)的特種涂料，是通過國外高端進(jìn)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(jīng)過高分子鏈段設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)模擬和大量實(shí)驗(yàn)研究確定合成工藝，該工藝通過4個(gè)特殊的步驟將4 種特征基團(tuán)按照一定的順序逐一接枝到高分子鏈段上，從而使得反應(yīng)體系從油相轉(zhuǎn)變成水相，實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的相轉(zhuǎn)變過程，這一過程具有重大的突破，可以實(shí)現(xiàn)彈性涂料體系環(huán)保這一特征。在該合成工藝中，通過對(duì)各個(gè)原料配比及每一步反應(yīng)程度的控制，實(shí)現(xiàn)了高分子鏈段在分子結(jié)構(gòu)、相態(tài)結(jié)構(gòu)、分子量、支鏈長(zhǎng)度、特征基團(tuán)官能度等方面的可控優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品獲得密封性優(yōu)異、力學(xué)性能突出、耐老化、阻燃無毒、施工便捷、易修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，修補(bǔ)干燥后產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度大于25 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率大于600%，撕裂強(qiáng)度大于65 kN/m，耐久性大于6 年，完全滿足糧庫長(zhǎng)期使用的氣密性要求。本產(chǎn)品可噴涂、輥涂或預(yù)制成膜現(xiàn)場(chǎng)粘貼，可以用于新建或改造項(xiàng)目。產(chǎn)品具體性能指標(biāo)如表1 所示。

表1 產(chǎn)品性能指標(biāo)表

1.4 氣密檢測(cè)設(shè)備

采用配有自動(dòng)控制閥的智能倉房氣密測(cè)定風(fēng)機(jī)（型號(hào)4-72-3.6A）、U 型管、秒表等。

2 試驗(yàn)方法

2.1 空倉預(yù)處理

試驗(yàn)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(nèi)部缺少著力點(diǎn)和站立點(diǎn)，需要采用臨時(shí)搭架和機(jī)器清掃結(jié)合方式對(duì)空倉進(jìn)行預(yù)處理。具體方式為：當(dāng)試驗(yàn)倉房?jī)?nèi)糧食出空后，先對(duì)筒倉錐體底部進(jìn)行無死角式清掃，對(duì)可觸及的墻體表面部分進(jìn)行清掃，尋找可見裂縫，然后通過臨時(shí)搭架，利用吸塵器對(duì)筒壁裂縫上的灰塵進(jìn)行清掃，包括清除縫隙內(nèi)部的灰塵、余糧等雜質(zhì)，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(jù)實(shí)際情況采用分批次進(jìn)糧、階梯式修補(bǔ)筒壁裂縫的方法，先判斷裂縫是自然澆筑水泥收縮產(chǎn)生的裂縫還是后續(xù)使用由于外部原因產(chǎn)生的開裂，針對(duì)不同的形式采取不同措施進(jìn)行處理。本次試驗(yàn)倉裂縫部分存在繼續(xù)發(fā)展的可能，因此有靜止裂縫和活動(dòng)裂縫2 類，尺寸范圍為0.2～2.0 mm，根據(jù)裂縫寬度合理調(diào)配裂縫修補(bǔ)膠進(jìn)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(yè)的專業(yè)人員，同時(shí)要求視力好、認(rèn)真仔細(xì)、踏實(shí)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(zhǔn)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(dòng)工具打磨去除表面弱界面層。

施工時(shí)要求溫度在0 ℃以上（最佳溫度在10 ℃），在室外施工時(shí)，遇到大風(fēng)、下雨等環(huán)境應(yīng)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(nèi)表面，沿裂縫長(zhǎng)度方向輕輕鑿出 V 形槽，通過V 形槽將裂縫內(nèi)雜物清除干凈，用干燥壓縮氣體將裂縫內(nèi)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(jī)、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(xì)小凹凸的結(jié)合層。

（2）施底漆：采用噴涂或者刷涂方式，參照產(chǎn)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(xiàng)

涂膜全部施工完畢后，需養(yǎng)護(hù)24 h,此期間應(yīng)避免油、雨水（露水）、化學(xué)品及物理損傷涂膜，確保涂敷質(zhì)量和效果。如發(fā)現(xiàn)涂膜層出現(xiàn)脫落或是損傷，應(yīng)在2 h 后重新施工補(bǔ)涂。

施工時(shí)尤其應(yīng)注意防止三面粘接情況，在施工時(shí)密封材料底部應(yīng)放置泡沫棒等不粘材料以免造成三面粘接。若由于密封設(shè)計(jì)不合理造成密封失敗，再次補(bǔ)施膠時(shí)仍應(yīng)遵守防止三面粘接的原則，如圖1 所示，由于寬深比遠(yuǎn)小于2 ∶1，因而密封材料易被拉斷而失效。補(bǔ)施膠的時(shí)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(bǔ)施膠時(shí)AB 的數(shù)值選取也需要進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算[5]。

圖1 裂縫修補(bǔ)膠施工示意圖

3 結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)倉房改造前氣密性

通過對(duì)試驗(yàn)倉房氣密的改造，提升立筒倉氣密性。試驗(yàn)倉房采取整倉氣調(diào)方式，對(duì)倉房改造前后實(shí)倉膜下氣密性進(jìn)行對(duì)比分析，氣密性測(cè)試采用負(fù)壓測(cè)試法即-300 Pa 時(shí)的壓力半衰期。采用智能風(fēng)機(jī)連接環(huán)流系統(tǒng)中聯(lián)通風(fēng)道的環(huán)流管，對(duì)試驗(yàn)倉房改造前倉房進(jìn)行氣密性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2 所示。

表2 試驗(yàn)倉改造前倉房氣密性測(cè)試結(jié)果表

3.2 試驗(yàn)倉房改造后氣密性

2021 年6 月25 日，試驗(yàn)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(duì)試驗(yàn)倉進(jìn)行了整倉密閉。試驗(yàn)倉改造后的倉房氣密性測(cè)試結(jié)果如表3 所示。

表3 試驗(yàn)倉改造后倉房氣密性測(cè)試結(jié)果表

3.3 試驗(yàn)倉房改造前后經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

通過對(duì)T506、T507、T508、T509 試驗(yàn)倉房改造前后的制氮時(shí)長(zhǎng)、富氮?dú)庹{(diào)噸糧成本等數(shù)據(jù)跟蹤記錄，結(jié)果顯示，試驗(yàn)立筒倉改造后，制氮時(shí)長(zhǎng)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(jié)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(gè)倉房，共計(jì)使用5 kg 底層滲透材料和10 kg 氣體阻斷材料，共計(jì)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(yàn)倉房?jī)?nèi)筒壁的裝糧線下四周直徑較大，導(dǎo)致難以觀察全部裂縫，且倉房?jī)?nèi)由于空間有限，施工環(huán)境受到較大限制，修補(bǔ)效果不如在空曠的高大平房倉，結(jié)果尚存在一定偶然性。盡管存在上述不利影響因素，但試驗(yàn)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(xiàng)目結(jié)合我?guī)霳2氣調(diào)儲(chǔ)糧試驗(yàn)項(xiàng)目，經(jīng)過2022 年、2023 年氣調(diào)結(jié)果顯示，改造后的氣密性完全可以滿足富氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧，設(shè)定濃度為98%情況下，單倉平均充氣約40 h 即可確保倉內(nèi)N2濃度98%以上維持28 d 左右，并徹底殺蟲。

（3）通過對(duì)試驗(yàn)倉裂縫進(jìn)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?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧要求，同時(shí)有效降低了噸糧富氮?dú)庹{(diào)成本，取得投入少（成本0.42 元/t）、收益多（節(jié)省1.4 元/t）的效果。試驗(yàn)效果與當(dāng)今倡導(dǎo)的綠色儲(chǔ)糧相吻合，具有良好的市場(chǎng)推廣價(jià)值，同時(shí)也為提升綠色充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧效果提供了新的研究方向。