粮食仓储结构气密性研究及控制措施.pdf

现代食品XIANDAISHIPIN10/行业综述Industry Reviewdoi:10.16736/41-1434/ts.2023.13.003粮食仓储结构气密性研究及控制措施Research on Airtightness of Grain Silos and Control Measures 胡亚民（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001）HU Yamin(COFCO Engineering&Technology(Zhengzhou)Co.,Ltd.,Zhengzhou 450001,China)摘 要：为实现绿色、生态、安全储粮，目前新建粮食储备库多采用低氧、低剂量、低温的气调储粮技术，但粮仓必须达到一定的气密性标准才能保证储粮效果。本文在阐述粮仓气密性必要性的基础上，结合工程实践，从仓型选择、结构分析、施工技术以及设备安装等方面对粮食仓储结构的气密性进行了综述，并提出相应控制措施，以期为粮食的长期安全储藏提供参考。关键词：仓储结构；气调储粮；高标准粮仓；气密性Abstract：In order to achieve green,ecological,and safe grain storage,At present,the air-conditioned grain storage technology of low-oxygen,low-dose and low-temperature is used in the new grain storage mostly.However,the granary must meet air tightness standards to ensure the storage effect.On the basis of elaborating on the necessity of airtightness in grain storage,this article,combined with engineering practice,summarizes the airtightness of grain storage structures from the aspects of warehouse type selection,structural analysis,construction technology,and equipment installation,and proposes corresponding control measures to provide reference for long-term safe storage of grain.Keywords：storage structures;air-conditioned grain storage;high standard grain silos;airtightness中图分类号：S379“国以民为本，民以食为天”，粮食是关系国计民生和国家安全的重要战略物资。建设高标准粮仓，实现绿色储粮是高质量发展的体现，采用智能气调储粮，是高标准粮仓建设的要求1。粮食仓库的气密性能对保温、抑制虫害、延缓粮食老化、保证储粮品质及安全以及减少粮食损害具有重要的现实意义，有利于提高经济效益、生态效益和社会效益。保证粮仓气密性是实现气调储粮的前提和基础2。为此，应高度重视粮仓的气密性能研究，完善相关标准，充分分析影响粮仓气密性的各种因素，有的放矢，研究具体的控制措施，保证建设效果，充分发挥新技术、新工艺的作用，为建立绿色生态储粮系统奠定良好的 基础。1 粮仓气密性的必要性及标准要求粮仓气密性是指仓房对仓内气体的密封性能。为满足粮食在仓库中的安全性，粮食性质至关重要。此外，储粮还应保证适宜的储备条件，控制储备过程中的粮食虫害。传统粮食仓库采用磷化氢气体熏蒸杀虫，会对环境造成污染，国家已逐步淘汰或减少使用这种熏蒸工艺3。研究表明，当氧气浓度降至 2%以下或二氧化碳浓度增至 40%60%，绝大多数储粮害虫就会被杀死4-5。大量输入 N2使其达到有效浓度后，也可改变粮堆生态环境中的气体组分，从而达到抑制粮食虫害、霉变发生，延缓粮食品质陈化，减少轮换次数，增加储粮经济价值的效果，最终实现粮食绿色、安全作者简介：胡亚民（1964），男，本科，高级工程师，研究方向为粮食仓储结构。现代食品XIANDAISHIPIN11/行业综述IndustryReview储藏的目的。因此，目前我国新仓型中大多采用氮气调储粮技术6-7。通过固定式制氮机分离空气中的氮气，利用通风管网将分离出来的氮气输送到密闭的粮堆并将粮堆中的氧气置换掉，从而调节仓内的气体组分，氮气一般需要浓度达到规定的 98%，该浓度可使粮堆长期处于高氮低氧（或缺氧）状态。其主要是通过改变害虫、霉菌的生存环境，抑制粮食自身的有氧呼吸，达到抑制、灭杀害虫、延缓粮食陈化的目的。气调储粮要求仓库气密性达到一定标准，才能使仓内氮气浓度达到杀虫的效果，否则既杀不死虫，又需不断补充氮气，增加了储粮成本。根据用途不同，仓房可分为气调、熏蒸、控温3 种仓型，不同类型仓房的气密性要求略有差异。气调仓标准按 1 3 级，仓房气密性等级按整仓密闭（500 Pa 的压力半衰期）一级为 5 min。经过大量案例分析，许多粮仓达到一级均有难度，造成大量补气或杀虫不理想，因此只能采用粮堆薄膜密封（-300 Pa 的压力半衰期）进行膜下气调、熏蒸。据了解，考虑当前的施工、设计技术条件等因素的影响，为保障气调气密下的灭虫效果，新的粮仓气密性规范（待审）要求提高了相应标准，每个类别各分 3 个等级，其气密要求如表 1 所示8。表 1 粮仓的气密性等级表用途气密性 等级压力差变化 范围/Pa压力半衰期/min气调仓一级500 250t 10二级500 2508 t 10三级500 2505 t 8熏蒸仓一级500 250t 5二级500 2503 t 5三级500 2502 t 3控温仓一级500 250t 5二级500 2503 t 5三级500 2502 t 32 粮食仓库气密性影响因素及处理措施当前粮食储备仓库仓型主要为钢筋混凝土浅圆仓、大直径筒仓、平房仓，散粮楼房仓也在部分城市采用。从已经使用的工程检验结果来看，许多刚建好的仓库气密性能达不到标准要求，需要通过现场找出漏气点进行弥补，甚至有的位置属于严重缺陷，通过封堵后效果仍然不好，究其原因，是前期气密措施处理不力，施工环节要求不明确、控制不严，造成大量漏气点，达不到控制指标。平房仓可采用覆膜气调进行补救，对钢筋混凝土筒仓要求整仓气调，不能做粮堆薄膜密封，影响明显。因此，分析影响粮仓气密性的设计因素及控制要点，并提出可靠的解决措施至关重要。2.1 影响粮仓气密性的设计因素及控制要点控制好粮仓气密性要从设计着手，充分重视气密性设计，形成系统性的气密性处理方案。粮食储备库气密性设计涉及工艺、电气、暖通、建筑、结构以及检测相关专业，应充分考虑不同部位、不同环节、不同构件、设备以及设施气密设计，从建筑节点做法、建筑、安装材料选取、施工要求以及气密性检验多方面控制，不仅要“堵漏”，更要“防漏”，防堵结合才能有效提高气密性。经过大量的工程实际分析，粮仓气密控制点主要在结构构件连接部位、墙体的裂缝及施工缝、入仓门、查粮门、仓体气密窗、墙体、楼面、屋面、地面裂缝以及设备进出预留预埋部位。因此，必须在仓体结构及细部构造上做好气密性设计。（1）仓型选择应尽量选择气密性能好的建筑结构方案，尽可能选择易于保证气密的钢筋混凝土现浇结构。平房仓墙体结构设计均不计算，满足强度即可；钢筋混凝土浅圆仓、大直径筒仓仓壁规范设计裂缝现行规范控制在 0.20 0.25 mm，则可保障粮仓气密性能，设计应严格控制正常使用下的结构计算裂缝。混凝土墙体及现浇地面、楼面均应考虑后续的结构温度收缩，超长的结构尽量采用后浇带设计方案，混凝土材料应选择微膨胀性的，以减少大面积混凝土楼板的收缩裂缝。筒仓现浇圆锥顶与仓壁环梁应采用圆锥顶盖一次性施工设计，建筑防水也有利于仓体的气密性能，要求满粘施工，结构尽量减少仓顶圆锥坡度设计，便于控制仓顶混凝土结构的密实性，角度建议控制在20 22。门窗的气密性能指标应严格按规范执行，要高于土建的整体气密性指标。（2）要有细部的气密处理措施。实践表明，连接部位大样需要设计专门的气密处理，否则施工难以做好。筒仓混凝土墙壁施工缝则是影响筒仓气密性的主要因素，控制部位主要在滑模起始点、仓顶檐口处，这一般是结构特点造成的，应在设计阶段做好设计处理，且应尽可能减少预留施工缝，其中滑模施工是减少施工缝的有效方法。此外，还要明确施工缝的预留位置、处理要求，对滑模期间紧急停工也要有具体要求。关于门窗洞口，当前设计采用钢筋混凝土边框，要做好边框与门窗框的气密设计，采用企口型做法，做好缝隙气密处理，传统直通缝设计是仓房漏气的重要因素。进出仓管线采用气密性做法。粮仓现代食品XIANDAISHIPIN12/行业综述Industry Review设施及管线进出需要事先设计套管连接，并设计连接预埋件气密性。预埋件周边漏雨、漏气较为常见，洞口预埋件设计方案要便于施工控制，与混凝土一体化施工，减少后做预埋。在平房仓装粮线上预设封闭型薄膜密封槽，满足膜下气调要求，保证粮仓气调操作的可靠性。门窗四周槽管加薄膜密封，包括浅圆仓人孔门，与门窗自身气密形成双层气密，仓房气密性大大提高，同时有效解决了门、窗与墙壁连接处漏气的问题，满足实施整仓环流熏蒸技术的要求。浅圆仓、大直径筒仓混凝土筒壁及仓顶盖所有进出洞口要求套管处理，结构施工一次性浇筑。仓库常见洞口气密预埋参考做法详见图 1。（a）轴流风机孔、气密窗孔洞周边预埋 （b）仓底板出粮口预埋穿管 （c）塑封槽做法 （d）仓顶锥面机械通风孔预埋穿管图 1 预埋参考做法图2.2 影响粮仓气密性能的施工因素及控制要点施工质量是粮仓气密性的保障。影响气密性的施工因素主要有墙体砌筑质量、缝隙处理质量、混凝土振捣密实度、混凝土自然收缩及养护质量、门窗缝隙的气密施工、建筑、施工缝的处理以及设备安装密封材料的优劣和耐久、耐候性能等。要做好土建施工、设备安装的气密性处理。2.2.1 土建工程施工质量气密性保障施工质量的好坏会严重影响粮仓气密性能的质量。因此，粮仓建造前期就需要充分理解粮仓的气密性要求，在粮仓的设计和施工建造过程，要对材料的选择和施工工艺进行严格把关，提高粮仓工程的质量。为了保障平房仓砌体围护墙施工质量，应结合砌体砌筑工艺，避免产生通缝，水平及垂直砌筑砂浆灰浆饱满度至少达到 80%，杜绝脚手架在墙体预留孔洞。仓房洞口周边预留预埋应与结构层整体浇筑，避免二次施工环节施工缝漏气；严格控制施工质量，控制混凝土施工过程中的缺陷、裂缝，管线穿墙应采用预埋方式，周边浇筑混凝土减少结构裂缝。平房仓基础回填不密实是造成粮仓根部地面裂缝的重要 原因。浅圆仓、大直径筒仓应采用整体现浇的滑模施工工艺，控制提高混凝土的密实性。筒仓滑模施工中的拉裂裂缝、墙体蜂窝缺陷会直接影响仓房的气密性，钢筋混凝土圆锥顶板混凝土应采用机械振动密实，并进行连续浇筑，减少施工缝造成仓顶板漏气，同时还应注意结构的后期养护。入仓门、设备气密及设备安装节点设计，以及气密要求也是控制仓房气密性的重难点。要严格实施施工监督，材料控制；采用专业的门窗厂家制造，出厂应有气密性能指标合格证。2.2.2 机电安装工程施工质量气密性保障针对仓房进出粮设备进行气密性控制，安装应控制密封材料的性质、规格，提高其对变形的适应能力。密封材料的优劣会影响仓房的气密性及长期使用效果。由于工程施工土建与机电分属多家施工单位，应做好交界面的配合，明确各方责任范围以及气密性检测要求，减少推诿现象发生。现代食品XIANDAISHIPIN13/行业综述IndustryReview3 仓房气性检验仓房气密性指标应通过专业的检测设备、科学的检测方法测定。当前采用的气密性检验方法主要是通过设备向仓内打压，达到一定压力后（500 Pa），测量仓内压力的半衰期。需要说明的是，由于仓内压力的不均匀性，不同部位测量数据反应的总体压力会有所差别，应科学制定测量方案，尽量减少不确定性，还要通过测量找到相对较大的漏气点。对于较大的筒仓，虽然半衰期满足要求，但靠近漏气点的区域会出现氮气浓度达不到要求的情况，局部虫卵杀不死，储备过程中会出现局部粮情。4 结语氮气气调能有效控制粮温、抑制粮食呼吸、防治病虫害以及延缓粮食品质下降，控制粮仓气密性是建设高标准粮仓时保障储粮质量的重要手段，应高度重视粮仓的气密性。以生态理论为指导，通过实施系统化的粮仓气密性改善措施，从多维度控制，保障粮仓的气密性，以技术创新实现绿色、高效储藏，从而更好地保证储粮安全，实现粮食储备的高质量发展。参考文献1 张峻岭，陈旭，孙慧男.粮仓气密性检测对储粮安全的重要性分析 J.粮食加工，2017，42（6）：73-76.2 祁正亚，冯硕，范渭东，等.大直径筒仓储粮性能探讨 J.粮油仓储科技通讯，2022，38（2）：10-13.3 黄曼，王学涛，王新.立筒仓气密性改造的应用技术 J.粮食流通技术，2004（1）：16-18.4 潘佳，黄思华，范彦泰，等.立筒仓气密性改造与气调储粮试验J.粮食科技与经济，2021，46（3）：74-77.5 马俊雅，季雪根，王猛，等.提高混凝土浅圆仓气密性的综合措施与工程实践 J.粮食与食品工业，2019，26（3）：54-55.6 杨海涛，张来林，王丹，等.粮食仓房的气密测试及气密改造探讨 J.粮食储藏，2013，42（6）：52-54.7 李松伟，刘进吉，叶海军，等.影响浅圆仓气密性的主要因素和处理措施J.粮食储藏，2019，48（5）：13-16.8 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.粮油储藏 平房仓气密性要求：GB/T 252292010S.北京：中国标准出版社，2010.通过以上方案论述和评价，本文认为方案“全预制墙板+预制柱方案（柱子为半预制柱、水平放置加芯预制板）”为最优方案，并考虑将以下研究点作为优化方向。墙板不考虑内保温，保温均考虑建筑外保温，按整体保温外墙板考虑。柱子按半预制考虑，现浇端考虑放在仓内侧，并且柱子配筋按非对称配筋考虑。墙板水平缝细化，考虑柔性密闭新型材料。竖直放置 U 型预制墙板的拼缝尽可能地减少，一个柱间考虑减少为一个拼缝，并优化拼缝的做法。4 结语通过对装配式平房仓项目的研究发现，目前国内及国际上装配式技术已经较为成熟，并有相应的规范及图集，但多数技术仍存在各种缺点，并且存在技术限制5。装配式平房仓属于工业建筑，与普通民用建筑物的区别为构件截面大、配筋多、层高较高、要求气密性强等特点。目前，多数适用于民用建筑的装配式技术在工业建筑应用上存在一定的局限性。适用于工业建筑的装配式技术仍需要继续进行研究和完善。然而，国内装配式平房仓没有工程先例，并且造价较高。较少业主愿意“试新”，加之装配式仓房的气密性不能有很高的保证，因此防水、防潮、气密性构造仍需继续研究和实验，以期寻找更好的解决方案和 材料。参考文献1 高树成，林琳，李吉芳，等.大农户装配式玉米果穗储粮仓实仓实验J.粮食与油脂，2017，30（2）：60-62.2李志盛.漳州港国储粮库平房仓装配式屋面的保温、防水施工技术 J.福建建筑，2022（3）：61-62.3 庞瑞，毕来斌，陈桂香，等.装配式浅圆仓仓顶结构建造技术与经济性分析 J.混凝土与水泥制品，2019（9）：40-45.4 李晓明.装配式混凝土结构标准发展简述 J.工程建设标准化，2016（8）：16-19.5 陈子康，周云，张季超，等.装配式混凝土框架结构的研究与应用 J.工程抗震与加固改造，2012，34（4）：11.（上接第 06 页）