DUNG DỊCH BENTONITE LÀ GÌ TRONG CỌC KHOAN NHỒI?

DUNG DỊCH BENTONITE LÀ GÌ TRONG CỌC KHOAN NHỒI?

Trong thi công xây dựng phần móng của các công trình cao tầng hay cầu đường. Cọc khoan nhồi là giải pháp chịu lực phổ biến nhất. Tuy nhiên, khi khoan sâu vào lòng đất. Việc giữ cho vách hố khoan không bị sập sụt do áp lực đất và nước ngầm là một thách thức lớn. Đó là lý do dung dịch Bentonite trong cọc khoan nhồi được sử dụng như một “bí quyết” kỹ thuật không thể thiếu.

Vậy cụ thể dung dịch Bentonite là gì trong cọc khoan nhồi? Quy trình pha chế dung dịch Bentonite diễn ra như thế nào và cách sử dụng dung dịch Bentonite ra sao để đạt hiệu quả tối ưu? Hãy cùng Khoan Cọc Nhồi tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.

1. Dung dịch Bentonite là gì trong cọc khoan nhồi?

Dung dịch Bentonite (hay còn gọi là dung dịch giữ thành hố khoan). Là hỗn hợp bao gồm bột khoáng sét Bentonite (chủ yếu cấu tạo từ khoáng montmorillonite), nước sạch và các chất phụ gia hóa học.

2. Nguyên lý hoạt động của dung dịch giữ vách hố khoan

Khi bơm dung dịch Bentonite vào trong hố khoan nhồi, nhờ đặc tính thixotropy (biến tính gel – hóa lỏng khi khuấy động và đông kết khi để yên), dung dịch sẽ bám lên bề mặt vách đất. Lớp màng sét mỏng này kết hợp với áp lực thủy tĩnh của cột dung dịch trong hố ngăn không cho nước ngầm xâm nhập, đồng thời liên kết các hạt cát, đất lỏng lẻo lại giúp vách hố khoan đứng vững.

3. Vai trò cốt lõi trong thi công cọc khoan nhồi

• Giữ ổn định vách hố khoan: Ngăn ngừa hiện tượng sạt lở vách đất trong suốt quá trình khoan và hạ lồng thép.

• Lắng đọng và mang phôi khoan: Nhờ độ nhớt thích hợp, dung dịch giúp treo và đẩy các mùn khoan (đất, đá vụn) lên trên bề mặt hoặc gom vào gầu khoan.

• Làm mát và bôi trơn: Giảm ma sát, làm mát mũi khoan và thiết bị cắt trong lòng đất.

4. Quy trình pha chế dung dịch Bentonite chuẩn kỹ thuật

Để có được hỗn hợp đạt chuẩn, quy trình pha chế dung dịch Bentonite phải tuân thủ theo các bước khoa học từ chuẩn bị nguyên liệu đến khuấy trộn.

Bước 1: Chuẩn bị nguồn nước và phụ gia

Nước dùng để pha chế dung dịch Bentonite phải là nước sạch, không chứa quá nhiều tạp chất hữu cơ hoặc nhiễm phèn, nhiễm mặn. Nếu nước cứng hoặc có độ pH thấp.Cần pha thêm soda để làm mềm nước và tăng pH lên mức yêu cầu.

Bước 2: Tỷ lệ pha chế thông dụng

Tùy vào tính chất địa chất của công trình (đất sét, đất cát hay vùng ven biển). Kỹ sư sẽ điều chỉnh tỷ lệ cấp phối. Công thức cơ bản thường là:

• Đối với khoan cần Kelly (Khoan gầu): Tỷ lệ tiêu chuẩn là 50 – 60 kg bột Bentonite / 1 $m^3$ nước sạch.

• Đối với khoan tuần hoàn (Khoan phản tuần hoàn): Sử dụng 50 – 60 kg Bentonite + 0.7 – 0.8 kg CMC (Carboxymethyl Cellulose) / 1 $m^3$ nước. CMC đóng vai trò là chất ổn định, giúp tăng độ nhớt và giảm độ mất nước của dung dịch.

Bước 3: Tiến hành khuấy trộn

a. Trộn bằng máy khuấy tốc độ cao (High-shear Mixer)

Phương pháp này giúp hạt khoáng Bentonite tan đều và không bị vón cục.

• Thông số: Động cơ khuấy vận hành ở tốc độ >1.000 vòng/phút.
• Năng suất: Đáp ứng từ 1 – 3 $m^3$ dung dịch/mẻ. Chất lượng thành phẩm đạt độ keo mịn cao và ổn định vách tốt.

b. Trộn bằng hệ thống sục (Bơm trục đứng/Bơm Venturi)

Giải pháp thích hợp cho các công trường lớn hoặc trạm trộn tạm thời.

• Phương thức: Đổ trực tiếp Bentonite vào bồn, sau đó kích hoạt bơm trục đứng luân chuyển dòng chảy liên tục để đảo đều.

• Thời gian ngâm: Mất khoảng 1 giờ sục đảo để Bentonite trương nở và thủy hóa hoàn toàn.

• Năng suất: Xử lý khối lượng lớn lên tới  15 $m^3$ nhờ lưu lượng bơm đạt 40 $m^3$/h.

5. Quy trình kiểm tra và Kiểm soát chất lượng dung dịch Bentonite

Để kiểm soát nhanh các chỉ số chất lượng dung dịch ngay tại công trường, kỹ sư sử dụng Bộ dụng cụ thí nghiệm hiện trường (Bentonite Test Kit) chuyên dụng gồm các thiết bị cốt lõi sau:

• Cân tỷ trọng dung dịch (Mud Balance): Dùng để xác định khối lượng riêng (tỷ trọng) của dung dịch Bentonite.

• Phễu đo độ nhớt Marsh (Marsh Funnel) & Ca đo: Dùng để đánh giá độ quánh (độ nhớt) của dung dịch.

• Bộ đo hàm lượng cát (Sand Content Kit): Dùng để kiểm tra lượng cát thô lẫn trong dung dịch, tránh gây lắng cặn đáy hố khoan.

• Dụng cụ đo độ pH và Độ mất nước (Filter Press): Dùng để kiểm tra tính kiềm và khả năng tạo màng bọc vách của dung dịch.

6. Các chỉ tiêu kỹ thuật và Cách xử lý theo địa chất

Một dung dịch đạt chuẩn phải đồng nhất, không tách nước, bề mặt mịn và không vón cục. Dưới đây là các thông số chi tiết cần kiểm soát:

a. Độ nhớt (Viscosity) – Đo bằng phễu Marsh

Độ nhớt tiêu chuẩn thường duy trì ở mức 29 – 41 giây. Tuy nhiên, cần linh hoạt điều chỉnh tùy theo lớp đất đang khoan:

• Khi khoan qua tầng Sét, Bột kết: Đất sét tự nhiên sẽ tan một phần vào dung dịch làm độ nhớt tự động tăng lên. Lúc này, không cần bổ sung CMC, thậm chí cần pha loãng bớt nếu độ nhớt quá cao gây khó khăn cho máy bơm. (Duy trì khoảng 29 – 31 giây).

• Khi khoan qua tầng Cát, Cát pha: Cát không tạo độ nhớt và làm dung dịch dễ bị mất nước (thấm vào vách). Cần bổ sung thêm CMC để tăng độ nhớt lên mức 34 – 36 giây. Giúp tạo màng vách dày hơn, ngăn sập hố.

• Khi khoan qua tầng Cuội, Sỏi: Cần độ nhớt cao nhất (39 – 41 giây) và tỷ trọng lớn để “treo” được các hạt mùn khoan kích thước lớn (5-10mm) đưa lên mặt đất, tránh lắng cặn đáy hố. Có thể tăng lượng CMC lên 1 – 1.5 kg/$m^3$.

b. Tỷ trọng (Density)

• Yêu cầu: Dung dịch cấp vào hố khoan nên có tỷ trọng từ  1.03 – 1.05 g/$cm^3$.

• Nguyên tắc: Tỷ trọng càng nhỏ (gần với nước) thì bê tông đổ vào càng dễ đẩy dung dịch trào lên. Giúp cọc sạch và không bị lẫn bùn.

• Lưu ý: Nếu dung dịch thu hồi từ hố khoan có tỷ trọng > 1.15 g/$cm^3$ (do lẫn nhiều đất cát). Bắt buộc phải đưa qua hệ thống lọc tách cát (Desander) trước khi tái sử dụng.

c. Độ pH và Ứng suất trượt tĩnh

• Độ pH: Kiểm soát trong ngưỡng 8 – 9 giúp tối ưu hóa hiệu quả của phụ gia polymer, đồng thời chống ăn mòn cho lồng thép.
• Ứng suất trượt tĩnh: Cần đạt chỉ số lực cắt tĩnh 20-30 mg/$cm^2$ (sau 1 phút) và 50-100 mg/$cm^2$  (sau 10 phút). Nhằm ngăn ngừa tình trạng đông cứng đột ngột của dung dịch khi máy tạm ngưng hoạt động.

Hiểu rõ dung dịch Bentonite là gì trong cọc khoan nhồi. Nắm vững kỹ thuật pha chế dung dịch Bentonite cũng như cách sử dụng dung dịch Bentonite đúng chuẩn. Là chìa khóa quyết định đến sự an toàn vách hố và chất lượng chịu lực của cọc khoan nhồi. Hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn những thông tin chuyên ngành hữu ích và chính xác nhất cho các dự án xây dựng của mình.

Nếu quý khách hàng và nhà thầu đang tìm kiếm đơn vị cung cấp Bentonite chất lượng cao hoặc đối tác thi công cọc khoan nhồi chuyên nghiệp. Khoan Cọc Nhồi tự hào là sự lựa chọn tin cậy hàng đầu. Liên hệ ngay với chúng tôi để nhận báo giá chi tiết và tư vấn giải pháp tối ưu nhất cho dự án của bạn!

HOTLINE: 0825363688