Hướng dẫn sử dụng dung dịch bentonite khoan cọc nhồi

Sau đây là hướng dẫn sử dụng dung dịch bentonite trong khoan cọc nhồi

1. PHA CHẾ DUNG DỊCH BENTONITE

1.1. Yêu cầu khi pha trộn:

Tỷ lệ trộn bentonite là 50 – 60 kg bentonite + (07 – 0.8) kg CMC cho khoan tuần hoàn hoặc 50 – 60 kg bentonite đối với khoan cần Kely

Chúng ta cần trộn khô CMC với bột Bentonite trước, tránh trường hợp CMC bị vón cục.

Đối với Nước ở khu vực mang tính độ cứng và phèn cao thì khi dùng nước để pha chúng ta cần xử lý như sau: Pha soda (Na2CO3) với tỷ lệ 1/1000 cùng với nước sau đó mới trộn dung dịch.

1.2. Phương pháp trộn bentonite

Trộn cưỡng bức: Thường trộn từ 1 – 2,5 m3 với máy khuấy tốc độ cao 1.000 vòng trên phút. Cách thức: bơm nước vào trong bể theo mức định sẵn, đổ bentonite theo tỷ lệ định sẵn vào thùng chứa và khuấy trong 15 phút trong bể rồi xả xuống thùng chứa.

Trộn bằng máy bơm trục đứng: Trộn bentonite theo tỷ lệ định sẵn sau đó xả xuống thùng chứa và dùng máy bơm trục đứng trộn với thời gian 1 giờ để trộn 15m3 dung dịch với công suất bơm 40m3/h

1.3. Các lưu ý khi pha trộn Bentonite

Bài toán về tỷ trọng về pha trộn chất rắn vào nước:

Khi Pha 100g NaCl vào 1.000ml nước ta có tỷ trọng sau khi pha là 1.1 g/cm3; và thể tích sau khi pha 1.000ml

Khi pha 100g bột sét có tỷ trọng 2,7g/cm3 vào 1.000ml nước ta có tỷ trọng sau khi pha là 1.06 g/cm3; thể tích sau khi pha là 1.037ml

Khi pha 100g bentonite có tỷ trọng 2,7g/cm3 vào 1.000ml nước ta có tỷ trọng sau khi pha 1.055 g/cm3; và thể tích sau khi pha 1.042ml.

Sự chênh lệch thể tích giữa pha bentonite và bột sét thông thường là 5ml.

Bentonite tốt nhất Chính là loại tạo ra dung dịch có độ nhớt lớn nhất, tỷ trọng nhỏ nhất trên 1 lượng pha trộn cố định.

2. KIỂM TRA CÁC THÔNG SỐ CỦA DUNG DỊCH BENTONITE SAU KHI PHA 

2.1. Một số thiết bị đo cơ bản

Giấy đo độ pH cần độ chính xác +- 0,5

Cân bùn xác định tỷ trọng (tỷ trọng của nước ở 25OC là 1.00 g/cm3.

Phễu đo độ nhớt chia làm 3 loại: 500/500, 700/500, 1500/946

Lực kế cắt tĩnh: Đo ứng suất trượt tĩnh.

2.2. Kiểm tra chất lượng của dung dịch sau khi trộn:

Dung dịch bentonite sau khi pha không được tách lớp; bề mặt dung dịch nhìn phải mịn, sờ tay không thấy hạt bentonite chưa tan; đất đá khi đưa lên nhặt ra không thấy có màu của bentonite.

Sau khi trộn dung dịch bentonite cần kiểm tra các yêu cầu sau:

2.2.1 Kiểm tra độ nhớt dung dịch:

Độ nhớt thông thường sẽ được yêu cầu từ 29 – 45 giây.

Khi ta khoan qua tầng sét, một phần đất sét sẽ tan lẫn vào dung dịch dẫn đến quá trình vận chuyển mùn khoan và đất đá trong lòng lỗ khoan sẽ dễ dàng hơn. Viiệc bổ sung thêm phụ gia CMC để tăng độ nhớt là không cần thiết. Độ nhớt của dung dịch trong khoảng 29 – 31 giây là phù hợp.

Khi ta khoan qua tầng đất cát, cát sẽ theo dung dịch bentonite và lắng xuống trong bể chứa làm độ nhớt của dung dịch giảm nhanh. Vì thế, cần tùy theo từng trường hợp duy trì độ nhớt, nếu cần thì bổ sung thêm phụ gia CMC để tăng độ nhớt thích hợp vào khoảng 34 – 36 giây.

Còn khi khoan qua tầng đá cuội, sỏi. Nếu muốn đưa nhanh những loại mùn khoan có kích thước lớn từ 5 – 10 mm thì cần phải bổ sung thêm 1 lượng phụ gia CMC vào dung dịch trong khoảng từ 1 – 1,5 kg/m3 để đạt tăng độ nhớt thích hợp vào khoảng 39 – 45 giây

2.2.2 Kiểm tra tỷ trọng dung dịch:

Tỷ trọng dung dịch yêu cầu thường từ  1.03 – 1.035 g/cm3

Trước khi đưa vào lỗ khoan, tỷ trọng của dung dịch càng nhỏ càng tốt. Ở đầu lỗ khoan, tỷ trọng dung dịch đưa vào luôn phải nhỏ hơn 1,2 g/cm3, và nhỏ hơn tỷ trọng của dung dịch đi ra lỗ khoan. Muốn làm được điều này cần phải có thiết bị tách cát bằng sàng rung hoặc một hệ thống tách lắng bùn khoan.

Lưu ý: Trong khi khoan phải luôn luôn kiểm tra tỷ trọng và độ nhớt của dung dịch.

2.2.3 Kiểm tra độ pH của dung dịch

Độ pH của dung dịch thường nằm  trong khoảng 8 – 9.

2.2.4 Kiểm tra ứng suất trượt tĩnh:

Yêu cầu về ứng suất trượt tĩnh:

Lực cắt tĩnh:

1 phút            20 -30 mg/cm2

10 phút        50 – 100 mg/cm2.

3. Ủ DUNG DỊCH SAU KHI PHA TRỘN

Để dung dịch đạt được hiệu quả cao nhất chúng ta nên ủ dung dịch tối thiểu từ 6 -12 giờ sau khi trộn rồi mới đưa vào sử dụng.

Nguyên lý làm việc và cách thí nghiệm dung dịch Bentonite

I. Sơ đồ nguyên lý làm việc của dung dịch Bentonite:

– Áp lực thủy tĩnh

– Hạt bentonite

– Vỏ bùn bentonite kết nối các hạt đất

– Hạt đất

Thành phần dung dịch bentonite: nước, bột sét, CMC và tác nhân phân tán khác.

Dung dịch khoan có thể là nước thường tại nơi mà địa tầng là đất dính như: đất sét, cát sét, đất thịt, sỏi đá,…

II. Tác dụng của dung dịch bentonite:

– Chống sạt lở thành (Tạo áp lực lớn hơn áp lực ngang của nước và đất bên ngoài)

– Giữ cho mùn khoan không bị lắng đọng dưới đáy của hố khoan.

– Đưa mùn khoan ra ngoài.

Chất lượng của dung dịch bentonite cần được kiểm tra thường xuyên đối với từng cọc và tuân theo giới hạn cho phép theo bảng sau. Dung dịch có thể thu hồi và tái sử dụng trong thời gian thi công công trình nếu đảm bảo được các chỉ tiêu thích hợp, nhưng không quá 6 tháng.

III. Chỉ tiêu tính năng ban đầu của dung dịch bentonite (TCXDVN 326:2004)

Các thông số trên mang tính chất tham khảo, vì tại mỗi khu vực khác nhau với địa tầng khác nhau thì có thể điều chỉnh một số thông số cho phù hợp. 

IV. Ý nghĩa và thao tác kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật của dung dịch bentonite

1.Tỷ trọng của dung dịch bentonite:

Dung dịch bentonite tạo áp lực lớn hơn áp lực ngang của đất và nước bên ngoài để chống sạt lở thành. Giá trị > dung trọng nước ngầm tại vị trí thi công, nhưng không quá lớn sẽ gây khó khăn cho công tắc đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng.

Các dụng cụ thí nghiệm:

– Hộp cân

– Quả cân

– Thang đo

– Bầu chứa betonite

– Nắp đậy

Các bước thực hiện:

1. Rót dung dịch bentonite vào vừa đầy bầu chứa
2. Đậy nắp nhẹ nhàng để bentonite tràn ra
3. Đặt cân vào vị trí thiết kế trong hộp
4. Điều chỉnh quả cân trên thang đo cho đến khi cân thăng bằng nằm ngang
5. Đọc chỉ số đo và ghi sổ

2. Đo độ nhớt – độ linh động của dung dịch

Các dụng cụ thí nghiệm:

– Một phễu côn 1500 ml

– Một đồng hồ bấm giờ

– Một ca chia vạch 1000ml

– Một giá đỡ kim loại

Các bước thực hiện:

1. Lắp đặt thiết bị như hình bên
2. Dùng ngón tay bịt bên dưới phễu, rót vào phễu đến vạch 700 ml
3. Thả ngón tay đồng thời bấm giờ đến khi bentonite ở ca đạt 500 ml
4. Thời gian đếm được chính là độ nhớt (s)

3. Đo hàm lượng cát (đất) có trong dung dịch do bị lẫn vào trong quá trình đào hay khoan cọc.

 Nếu hàm lượng cát lớn (hơn quy định) thì lượng cát lắng xuống sẽ nhiều làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng nền ở mũi cọc và chất lượng bê tông thân cọc.

Các dụng cụ thí nghiệm:

– Một phễu côn, một lưới rây

– Một hộp chứa thiết bị

– Một bình đo bằng thủy tinh

– Một bình nước sạch

Các bước thực hiện:

1. Khuấy đều mẫu dung dịch bentonite
2. Đổ từ từ dung dịch bentonite vào bình đến vạch quy định
3. Đổ thêm nước sạch vào bình đến vạch quy định
4. Lắc đều bình đo sau đó đổ qua lưới rây
5. Lật ngược rây lại, dùng nước sạch chuyển hết cát trên rây vào bình đo qua phễu
6. Đọc chỉ số thang đo rồi ghi sổ

4. Đo độ pH của dung dịch 

Độ pH của dung dịch ảnh hưởng đến chất lượng bê tông thân cọc. 

Các dụng cụ thí nghiệm:

– Thang màu pH

– Giấy quỳ

– Dung dịch bentonite

Các bước thực hiện:

1. Nhúng giấy quỳ chuẩn bị sẵn vào dung dịch bentonite
2. Sau vài giây thì lấy ra
3. Chờ thêm vài giây cho giấy quỳ đổi màu
4. Đối chiếu với thang màu pH
5. Kết luận và sau đó ghi sổ

5. Đo lượng mất nước và độ dày áo sét sau 30 phút

Các dụng cụ thí nghiệm:

– Một giá đỡ

– Một đồng hồ áp lực

– Bộ phận nén và chứa bentonite

– Một ống đo bằng thủy tinh

– Một tăng đơ

Thí nghiệm này mô tả lại tình trạng làm việc thực tế của dung dịch trong hố khoan. Dưới áp lực tạo bởi khối dung dịch bentonite, các hạt của dung dịch bám lên thành đất của hố đào và liên kết nhau tạo thành lớp màng áo giữ cho dung dịch không bị thất thoát ra xung quanh. Khi lớp màng mỏng quá sẽ không giữ được dung dịch, còn khi quá dày dễ bị phá hủy. Minh chứng thực tế cho thí nghiệm này là sau khi đào đất tầng hầm, chúng ta có thể bóc được lớp màng áo này còn bám dính trên thân cọc hoặc bề mặt tường vây.

Các bước thực hiện:

1. Đặt giấy lọc vào đáy bình chứa bentonite
2. Đổ đầy dung dịch bentonite vào bình chứa
3. Đặt bình vào giá đỡ, siết tăng đơ để đậy kín nắp bình
4. Nối nắp bình (gắn đồng hồ áp lực) với bình khí nén
5. Đặt ống đo thủy tinh bên dưới bình chứa
6. Mở van khí nén, duy trì áp lực 7kg/cm2 trong 30′
7. Khóa van, đọc chỉ số vạch nước trong ống đo -> độ mất nước sau 30′
8. Lấy giấy lọc ra, đo độ dày lớp áo sét trên đó
9. Ghi kết quả

Qua ý nghĩa của các chỉ tiêu cơ bản trên, có thể xem chất lượng dung dịch bentonite là yếu tố quan trọng nhất quyết định đến chất lượng bê tông cọc, tường vây.

Ngoài ra, các bạn có thể tham khảo thêm các viết về Bentonite trong khoan cọc nhồi

Đặc tính của bentonite trong khoan cọc nhồi