立筒仓筒壁气密性修补技术探索

◎ 汪子俊，李首文，谢昕凯

（杭州市粮食收储有限公司良渚分公司，浙江 杭州 310000）

近年，随着我国粮食总产量的持续稳步增长，各粮食管理部门为了增加粮食流通、改善仓容不足的情况，积极有效地建造了一大批机械化程度高的粮食立筒仓。粮食立筒仓由于具有节省空间、粮食存储量大、结构简单耐用等特点，已然成为粮食储存的常用容器。

杭州市粮食收储有限公司良渚分公司已建立一定数量的粮食立筒仓，随着使用时间推移，立筒仓筒壁会出现裂纹，裂纹会导致立筒仓气密性下降，影响粮食仓储效果。为了满足对于粮食存储发展的不断需求，同时也为储粮存储企业构建全方位、一体化的纳米涂层气密性粮库，实现粮食存储安全的高效管理。通过运用国际领先的纳米技术，依托清华大学材料系等科研院所研发的科技成果，以及多个行业的坚实市场基础和极好的用户口碑，建立储粮纳米涂层气密性粮库，为储粮系统开创纳米时代，真正做到“中国粮，放心粮；中国粮，科技粮；中国粮，安全粮”，为国家“藏粮于地、藏粮于技”战略提供技术支撑。

1 材料和试验准备

1.1 试验仓房

试验仓房为杭州市粮食收储有限公司良渚分公司立筒库T506、T507、T508、T509，4 座仓房规格相同，长34.7 m、直径10 m，4 座仓房均采用砖混（高强度透气砖和混凝土组合）结构,并经滑模一体浇筑而成，建设时间为2009 年[1]。试验前，4 座仓房的裂缝尺寸经测量为0.5～2.0 mm，裂缝分布在立筒仓筒体内部，且纵向、横向都有，呈无规则分布。

1.2 试验粮食

试验仓T506、T507、T508、T509 仓储藏小麦，仓容1 620 t，入仓时间为2021 年8 月。

1.3 气密改造材料

本产品是针对粮库复杂工况开发的特种涂料，是通过国外高端进口原材料和特种功能材料合成的特殊耐老化抗穿刺弹性涂料。经过高分子链段设计的计算机模拟和大量实验研究确定合成工艺，该工艺通过4个特殊的步骤将4 种特征基团按照一定的顺序逐一接枝到高分子链段上，从而使得反应体系从油相转变成水相，实现独特的相转变过程，这一过程具有重大的突破，可以实现弹性涂料体系环保这一特征。在该合成工艺中，通过对各个原料配比及每一步反应程度的控制，实现了高分子链段在分子结构、相态结构、分子量、支链长度、特征基团官能度等方面的可控优化设计，使产品获得密封性优异、力学性能突出、耐老化、阻燃无毒、施工便捷、易修复等优点，修补干燥后产品拉伸强度大于25 MPa，断裂伸长率大于600%，撕裂强度大于65 kN/m，耐久性大于6 年，完全满足粮库长期使用的气密性要求。本产品可喷涂、辊涂或预制成膜现场粘贴，可以用于新建或改造项目。产品具体性能指标如表1 所示。

表1 产品性能指标表

1.4 气密检测设备

采用配有自动控制阀的智能仓房气密测定风机（型号4-72-3.6A）、U 型管、秒表等。

2 试验方法

2.1 空仓预处理

试验仓房在粮食清仓完成后，由于立筒仓自身筒体高度较高，且筒体内部缺少着力点和站立点，需要采用临时搭架和机器清扫结合方式对空仓进行预处理。具体方式为：当试验仓房内粮食出空后，先对筒仓锥体底部进行无死角式清扫，对可触及的墙体表面部分进行清扫，寻找可见裂缝，然后通过临时搭架，利用吸尘器对筒壁裂缝上的灰尘进行清扫，包括清除缝隙内部的灰尘、余粮等杂质，确保符合涂刷气密材料的要求[2-3]。

2.2 筒壁填缝处理

根据实际情况采用分批次进粮、阶梯式修补筒壁裂缝的方法，先判断裂缝是自然浇筑水泥收缩产生的裂缝还是后续使用由于外部原因产生的开裂，针对不同的形式采取不同措施进行处理。本次试验仓裂缝部分存在继续发展的可能，因此有静止裂缝和活动裂缝2 类，尺寸范围为0.2～2.0 mm，根据裂缝宽度合理调配裂缝修补胶进行填缝处理[4]。

2.3 人员要求

施工人员要求为熟悉立筒仓作业的专业人员，同时要求视力好、认真仔细、踏实耐心，并知晓处理裂缝的全部流程。

2.4 施工工艺方案

2.4.1 施工准备

要求筒壁裂缝处基体表面含水率≤6%，pH 值6～10，混凝土表面喷射或电动工具打磨去除表面弱界面层。

施工时要求温度在0 ℃以上（最佳温度在10 ℃），在室外施工时，遇到大风、下雨等环境应停止施工。

2.4.2 施工过程

（1）裂缝表面处理：清理混凝土立筒仓内表面，沿裂缝长度方向轻轻凿出 V 形槽，通过V 形槽将裂缝内杂物清除干净，用干燥压缩气体将裂缝内的尘土与余渣全部处理干净，保证基体面干燥、洁净；采用蜂窝麻面磨光机、钢刷、喷砂等表面打磨工具，将待涂胶面的裂缝打磨平整，露出有细小凹凸的结合层。

（2）施底漆：采用喷涂或者刷涂方式，参照产品使用说明书将混凝土表面刷一层封底漆。

（3）施弹性密封材料：采用辊涂方式，待封底漆干燥后涂刷弹性密封材料，静置2 h，涂刷第2 道弹性密封材料，又静置2 h，涂刷第3 道弹性密封材料。

2.4.3 施工注意事项

涂膜全部施工完毕后，需养护24 h,此期间应避免油、雨水（露水）、化学品及物理损伤涂膜，确保涂敷质量和效果。如发现涂膜层出现脱落或是损伤，应在2 h 后重新施工补涂。

施工时尤其应注意防止三面粘接情况，在施工时密封材料底部应放置泡沫棒等不粘材料以免造成三面粘接。若由于密封设计不合理造成密封失败，再次补施胶时仍应遵守防止三面粘接的原则，如图1 所示，由于宽深比远小于2 ∶1，因而密封材料易被拉断而失效。补施胶的时候不能直接在原有的密封材料上面直接施工，而是需要采用防粘带避免三面粘接；另外，补施胶时AB 的数值选取也需要进行设计计算[5]。

图1 裂缝修补胶施工示意图

3 结果与分析

3.1 试验仓房改造前气密性

通过对试验仓房气密的改造，提升立筒仓气密性。试验仓房采取整仓气调方式，对仓房改造前后实仓膜下气密性进行对比分析，气密性测试采用负压测试法即-300 Pa 时的压力半衰期。采用智能风机连接环流系统中联通风道的环流管，对试验仓房改造前仓房进行气密性测试，测试结果如表2 所示。

表2 试验仓改造前仓房气密性测试结果表

3.2 试验仓房改造后气密性

2021 年6 月25 日，试验仓完成了入粮前的空仓气密性改造，分别于2021 年入满小麦，并于2022 年3 月21 日对试验仓进行了整仓密闭。试验仓改造后的仓房气密性测试结果如表3 所示。

表3 试验仓改造后仓房气密性测试结果表

3.3 试验仓房改造前后经济效益对比

通过对T506、T507、T508、T509 试验仓房改造前后的制氮时长、富氮气调吨粮成本等数据跟踪记录，结果显示，试验立筒仓改造后，制氮时长分别降低了约46%、28%、23%和59%，吨粮富氮成本分别降低了约48%、30%、28%和59%，平均节约成本1.4元/t，详见表4 所示。

表4 吨粮富氮成本降低率表

3.4 此次改造材料成本分析

本次改造使用纳米涂层材料改造T506、T507、T508、T509 4 个仓房，共计使用5 kg 底层渗透材料和10 kg 气体阻断材料，共计成本2 700 元，平均吨粮成本在0.42 元/t。

4 讨论

（1）改造过程中，试验仓房内筒壁的装粮线下四周直径较大，导致难以观察全部裂缝，且仓房内由于空间有限，施工环境受到较大限制，修补效果不如在空旷的高大平房仓，结果尚存在一定偶然性。尽管存在上述不利影响因素，但试验仓房的气密改造效果依旧明显，半衰期均在 4 min 以上，平均提升气密性135 s 左右。

（2）该项目结合我库N2气调储粮试验项目，经过2022 年、2023 年气调结果显示，改造后的气密性完全可以满足富氮气调储粮，设定浓度为98%情况下，单仓平均充气约40 h 即可确保仓内N2浓度98%以上维持28 d 左右，并彻底杀虫。

（3）通过对试验仓裂缝进行使用纳米涂料改造，使筒仓气密性得到了显著提升，不仅满足了整仓密闭富氮气调储粮要求，同时有效降低了吨粮富氮气调成本，取得投入少（成本0.42 元/t）、收益多（节省1.4 元/t）的效果。试验效果与当今倡导的绿色储粮相吻合，具有良好的市场推广价值，同时也为提升绿色充氮气调储粮效果提供了新的研究方向。