Hướng dẫn chi tiết cách dùng Bentonite trong cọc khoan nhồi

Bentonite hay bột sét đá là nguyên liệu được sử dụng phổ biến trong ngành xây dựng giúp giữ vững cọc nhồi. LabVIETCHEM sẽ hướng dẫn bạn chi tiết cách sử dụng Bentonite trong cọc khoan nhồi đúng cách.

1. Tại sao nên sử dụng Bentonite trong cọc khoan nhồi?

Bentonite là chất có tính chất trương nở tốt và có độ kết dính cao. Trong quá trình khoan cọc nhồi thì đây là chất cần thiết để bôi trơn mũi khoan, giảm lực ma sát giữa các momen xoắn. 

Bên cạnh đó, nó còn thích hợp để lấp đầy các vết nứt và các vị trí còn hở khi khoan cọc nhồi, cọc barrette. Bentonite giúp bảo vệ bề mặt vách hố khoan đồng thời ngăn chặn sự lắng đọng mùn sau thời gian khoan xong.

Vì sao Bentonite được dùng trong cọc khoan nhồi?

Sau khi khoan qua lớp tầng sét thì bột đá sẽ kết dính với 1 phần đất, thuận tiện cho quá trình vận chuyển mùn khoan, đất đá ra khỏi mũi khoan hơn. Đối với trường hợp này thì không cần bổ sung chất CMC để tăng độ nhớt. Còn trong trường hợp khoan đất cát thì cát sẽ theo dung dịch bentonite lắng xuống khiến cho độ nhớt giảm. Xem xét tình hình thực tế để xem có cần duy trì độ nhớt dung dịch bằng CMC hay không.

2. Cách sử dụng Bentonite trong khoan cọc nhồi

2.1. Chuẩn bị dung dịch bentonite

2.1.1. Yêu cầu pha trộn

- Đối với khoan cần Kely: Tỷ lệ trộn bentonite là 50 – 60 kg bentonite HPB600-API.

- Đối với khoan tuần hoàn: Tỷ lệ 50 – 60 kg bentonite HPB600-API và thêm 07 – 0,8kg CMC

- Trong quá trình thao tác nên trộn CMC vào trước khi cho bột bentonite để tránh tình trạng CMC bị vón cục.

- Xử lý nước: Đối với những nơi có độ phèn, độ cứng cao thì cần phải xử lý nước dùng trước khi pha bằng cách cho thêm soda vào nước với tỉ lệ 1/1000.

2.1.2. Cách tiến hành trộn

Hiện nay, có 2 phương pháp trộn thường sử dụng nhất đó chính là

- Trộn cưỡng bức: Áp dụng trộn từ 1 – 2,5 m3 bằng máy khuấy tốc độ cao 1000 v/p được thực hiện như sau: Cho nước vào bể theo thể tích nhất định, đổ hỗn hợp bentonite chuẩn bị ở trên và thùng chứa. Tiến hành khuấy dụng dịch trong 15 phút rồi xả xuống thùng chứa.

Bentonite được trọn trong máy khuấy

- Trộn bằng máy bơm trục đứng: Đung dịch bentonite được chuẩn bị ở trên sẽ được tiến hành khuấy trộn sơ bộ rồi đổ vào thùng chứ. Tại đây, dung dịch này sẽ được trộn tiếp nhờ máy bơm trục đúng trong khoảng 1h đối với 15m3 dung dịch ở công suất 40m3/h.

2.2. Một số điều lưu ý khi pha trộn

Cân tính toán tính xác tỷ trọng về pha trộn chất rắn vào nước, cụ thể như:

- Pha 100g NaCl trong 1000ml nước: Thu được dung dịch có thể tích 1000ml với tỷ khối là 1,1 g/cm3.

- Pha 100g bột sét có tỷ trọng 2,7g/cm3 trong 1000ml nước: Thu được thể tích là 1037ml với tỉ khối là 1,06 g/cm3.

- Pha 100g bentonite có tỷ trọng 2,7g/cm3 trong 1000ml nước: Thu được thể tích 1042ml với tỉ khối 1,055 g/cm3.

Thông thường, pha bentonite chênh lệch thể tích với bột sét là khoảng 5ml. Bentonite tốt sẽ tạo ra dung dịch có độ nhớt lớn và tỷ trọng nhỏ trên 1 lượng pha trộn cố định.

3. Một số thông số của dung dịch cần xác định

3.1. Một số thiết bị, dụng cụ cần thiết

Để kiểm tra thông số cơ bản của dung dịch sau khi pha, cần phải có các thiết bị sau;

- Giấy đo độ pH với chính xác 0,5.

- Cân bùn xác định tỷ trọng.

- Phễu đo độ nhớt với 3 loại: 1500/946; 700/500; 500/500.

- Lực kế cắt tĩnh dùng để đo ứng suất trượt tĩnh.

3.2. Kiểm tra chất lượng của dung dịch sau khi trộn

Về cảm quan: Ta cần phải quan sát xem dung dịch sau khi pha có tách lớp hay không, bề mặt sờ như thế nào, màu sắc,... Dung dịch đạt yêu cầu sẽ không có hiện tượng tách lớp, bề mặt dung dịch mịn, sờ không cảm nhận được hạt bentonite chưa tan và không thấy màu bentonite. Ngoài ra, dung dịch đó cần phải đạt những yêu cầu sau: 

3.2.1. Độ nhớt

Dung dịch đạt yêu cầu cần có độ nhớt khoảng 29-41 sec.

- Đối với trường hợp khoan tầng sét: Độ nhớt sẽ khoảng 29-31 sec đã đạt yêu cầu, không nhất thiết phải CMC. 

- Đối với trường hợp khoan tầng đất cát: Vì cát sẽ lắng xuống cùng với bentonite nên có thể làm độ nhớt giảm xuống. Lúc này, cần đánh giá tình hình thực tại xem có cần thêm CMC để duy trì độ nhớt khoảng 34-36 sec không. 

Đánh giá cảm quan về chất lượng bentonite sau khi trộn

- Trong trường hợp khoan tầng đá cuội, sỏi: Nếu muốn loại bỏ những loại mùn khoan có kích thước lớn 5-10mm, cần bổ sung thêm 1 lượng CMC vào trong dung dịch khoảng 1-1,5 kg/m3 để có độ nhớt thích hợp khoảng 39-41 sec. 

3.2.2. Tỷ trọng

Ngoài độ nhớt thì tỷ trọng dung dịch cũng cần phải chú ý. Tỷ trọng đạt yêu cầu sẽ dao động khoảng 1,03 – 1,035 g/cm3.

Tỷ trọng có tỷ trọng càng nhỏ sẽ càng tốt bởi dung dịch sẽ được đưa vào đầu lỗ khoan nên tỷ trọng phải < 1,2 g/cm3 và  nhỏ hơn của dung dịch ra khỏi lỗ khoan. Để thực hiện được điều này, cần phải có hệ thống tách lắng bùn hay các thiết bị tách cát bằng sàng rung.

Lưu ý: Trong quá trình khoan, cần kiểm tra độ nhớt và tỷ trọng dung dịch thường xuyên.

3.2.3. Các chỉ tiêu khác

- Độ pH: Khoảng 8 – 9.

- Ứng suất trượt tĩnh: Lực cắt tĩnh trong 1 phút và 10 phút lần lượt là: 20 -30 mg/cm2, 50 - 100 mg/cm2.

- Sau khi pha trộn hãy ủ dung dịch ít nhất từ 6-12 giờ rồi mới đem sử dụng để đạt hiệu quả tốt nhất.

Những kiến thức về cách pha trộn bột Bentonite đã được chúng tôi chia sẻ qua bài viết trên, còn điều gì thắc mắc bạn đọc có thể để lại lời bình luận để chúng tôi giải đáp.