Dung dịch Bentonite trong khoan cọc nhồi: Pha chế & kiểm tra tiêu chuẩn

Dung dịch bentonite là một trong những phụ gia không thể thiếu trong lĩnh vực khoan cọc nhồi. Bên cạnh yếu tố chính là  giá cọc khoan nhồi, thì các khoản phụ phí và chi phí phát sinh cũng cần được tính đến nếu muốn dự trù ngân sách một cách hợp lý. Vậy dung dịch bentonite ứng dụng trong khoan cọc nhồi được tạo ra như thế nào? Cách sử dụng nó ra sao? Hãy cùng Khoan Cọc Nhồi 365 tìm hiểu kỹ hơn về Bentonite nhé.

1. Dung dịch bentonite là gì

Dung dịch Bentonite là hỗn hợp dung dịch sét được tạo thành từ bột khoáng Bentonite (thành phần chính là Montmorillonite), nước và các chất phụ gia khác.

Trong thi công xây dựng, đặc biệt là cọc khoan nhồi, loại Bentonite thường được sử dụng nhất là Sodium Bentonite (Natri Bentonite) nhờ đặc tính trương nở mạnh và độ nhớt cao khi tiếp xúc với nước.

Khi được pha trộn đúng tỷ lệ, dung dịch này tạo ra một lớp màng (vỏ bùn) vững chắc, đóng vai trò như một “lớp áo giáp” bảo vệ thành vách hố khoan.

1.2. Tại sao cần sử dụng dung dịch Bentonite trong khoan cọc nhồi?

Vai trò tiên quyết của Bentonite đối với chất lượng cọc nhồi:

• Chống sạt lở thành vách: Tạo áp lực dư trong hố khoan để cân bằng với áp lực đất và nước ngầm, ngăn chặn hiện tượng sập hố khoan khi chưa đổ bê tông.

• Tạo màng cách nước: Các hạt sét lấp đầy các khe nứt, hang rỗng trong lòng đất, ngăn nước ngầm chảy ngược vào hố.

• Bôi trơn mũi khoan: Giảm ma sát cho gầu khoan, giúp quá trình thi công nhanh hơn và giảm hao mòn thiết bị.

• Hỗ trợ đẩy mùn khoan: Nhờ độ nhớt và tỷ trọng phù hợp, dung dịch giúp đưa các mùn đất, đá nhỏ từ đáy hố lên trên để làm sạch hố khoan (thổi rửa).

Có thể bạn quan tâm: Để hiểu rõ hơn về cấu tạo và lý do tại sao loại cọc này cần dùng đến Bentonite, hãy xem bài viết chi tiết: Cọc khoan nhồi là gì? Ưu nhược điểm và Cấu tạo.

Bentonite là hợp chất đất sét khoáng có tính nở và độ nhớt cao

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

Để đảm bảo thành vách hố khoan ổn định, quy trình pha chế Bentonite cần tuân thủ nghiêm ngặt các tỷ lệ và phương pháp dưới đây.

2.1. Định mức và tỷ lệ pha trộn

Tùy thuộc vào phương pháp khoan và địa chất, tỷ lệ cấp phối sẽ có sự điều chỉnh:

• 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.

 Lưu ý quan trọng:

• Xử lý nước: Nếu nguồn nước tại công trường bị nhiễm phèn hoặc có độ cứng cao, cần xử lý trước khi pha. Có thể dùng Soda (Na2CO3) với tỷ lệ khoảng 1/1000 (1kg Soda cho 1000 lít nước) để làm mềm nước, giúp Bentonite trương nở tốt nhất.

• Trộn khô: Nên trộn đều bột Bentonite và CMC ở dạng khô trước khi cấp vào nước để tránh tình trạng vón cục (bị óc trâu).

2.2. Phương pháp trộn dung dịch Bentonite

Hiện nay có 2 phương pháp trộn phổ biến tại các công trường:

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

Đây là phương pháp tối ưu nhất để Bentonite phân tán hoàn toàn.

• Công suất: Máy khuấy tốc độ >1.000 vòng/phút.

• Hiệu suất: Có thể trộn từ 1 – 3 $m^3$ dung dịch cho mỗi mẻ. Dung dịch sau trộn có độ đồng nhất cao.

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

Thường áp dụng cho các trạm trộn quy mô lớn hoặc dã chiến.

• Quy trình: Hòa sơ bộ Bentonite vào bể chứa, sau đó dùng máy bơm trục đứng tuần hoàn liên tục để sục trộn.

• Thời gian: Cần sục liên tục trong khoảng 1 giờ để hạt sét ngậm đủ nước.

• Hiệu suất: Có thể trộn lượng lớn lên đến 15 $m^3$ với công suất bơm 40 $m^3$/h.

3 cách trộn dung dịch bentonite

>>> Xem thêm bài viết: Dung dịch polyme trong thi công cọc khoan nhồi

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

Sau khi pha trộn, việc kiểm tra các thông số kỹ thuật là bước bắt buộc trước khi cấp dung dịch vào hố khoan. Điều này quyết định trực tiếp đến việc thành vách hố khoan có bị sạt lở hay không.

3.1. Bộ dụng cụ thí nghiệm hiện trường (Bentonite Test Kit)

Kỹ sư hiện trường cần trang bị bộ dụng cụ đo chuyên dụng (thường dùng của hãng Fann hoặc Baroid):

1. Cân tỷ trọng (Mud Balance): Dùng để xác định khối lượng riêng của dung dịch ($g/cm^3$).

2. Phễu Marsh (Marsh Funnel) & Ca chia vạch: Dụng cụ tiêu chuẩn để đo độ nhớt (tính bằng giây/qt).

3. Giấy quỳ hoặc máy đo pH: Yêu cầu độ chính xác 0.5.

4. Bộ đo hàm lượng cát: Để kiểm tra lượng cát lẫn trong dung dịch (quan trọng khi tái sử dụng).

5 thông số kỹ thuật kiểm tra chất lượng dung dịch

3.2. 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: Duy trì trong khoảng 8 – 9 để các phụ gia polymer hoạt động tốt nhất và bảo vệ cốt thép không bị ăn mòn.

• Ứng suất trượt tĩnh: Lực cắt tĩnh cần đạt: 20-30 mg/$cm^2$ (sau 1 phút) và 50-100 mg/$cm^2$ (sau 10 phút) để đảm bảo dung dịch không bị đông cứng quá nhanh khi ngừng khuấy.

Trên đây là những chia sẻ chuyên sâu của Khoan Cọc Nhồi 365 về dung dịch bentonite cũng như phương pháp pha trộn, kiểm tra tiêu chuẩn của Bentonite. Hy vọng nó sẽ giúp các bạn sử Bentonite trong công tác thi công khoan cọc nhồi được hiệu quả hơn.

Khoan Cọc Nhồi 365 (KCN 365) – trực thuộc Công ty TNHH Thiết Kế Nhà 365, chuyên tư vấn & thi công Cọc Khoan Nhồi, móng nhà chất lượng cao. Với hơn 12 năm kinh nghiệm, 100+ công trình mỗi năm cùng đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm và máy móc hiện đại, KCN 365 cam kết mang đến giải pháp nền móng an toàn, bền vững, tối ưu chi phí cho mọi công trình từ dân dụng đến quy mô lớn.

Thông tin liên hệ:

CÔNG TY TNHH THIẾT KẾ NHÀ 365 – DỊCH VỤ KHOAN CỌC NHỒI

• Địa chỉ: Lầu 2 – 294 Lê Trọng Tấn, Tây Thạnh, Quận Tân Phú, Thành phố Hồ Chí Minh
• Hotline: 0906 840 567 – Mr. Thắng
• Email: thietkenha365@gmail.com