Vật liệu polymer trong cọc nhồi là gì? Tìm hiểu ưu và nhược điểm

Hiện nay khi thi công cọc khoan nhồi sẽ sử dụng 2 vật liệu chính là Bentonite và Polymer, hai loại vật liệu này với mục đích chống cho thành hố không bị sụp khi khoan. Tuy nhiên, mối loại sẽ có những ưu và nhược điểm riêng. Vậy chúng có sự khác nhau như thế nào và vật liệu polymer trong cọc nhồi là gì? Cùng AFTA tìm hiểu qua bài viết này nhé!

Vật liệu polymer trong cọc nhồi là gì?

Khái niệm cơ bản về polymer

Polymer khoan cọc nhồi là một chất phụ gia, thường được các đơn vị thi công khoan cọc nhồi sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả công tác khoan cọc và tiết kiệm chi phí. Dung dịch Polymer bổ trợ cho sự ổn định của đất, thành khoan giúp quá trình khoan không ngậm cát. Nhờ tính chất này, polymer hoạt động như một chất ổn định thành vách, đồng thời giảm thiểu sự xâm nhập của bùn đất vào trong hố khoan.

Thi công cọc khoan nhồi thường được áp dung cho các công trình cao tầng ví dụ như thi công khách sạn Đà Nẵng, xây dựng căn hộ Đà Nẵng,… Vậy nên nếu sử dụng vật liệu trong thi công cọc khoan nhồi sẽ mang lại hiệu quả cao và đảm bảo được chất lượng của nền móng.

Đặc điểm của vật liệu polymer cọc nhồi là gì? 

Trong thi công cọc nhồi, Polymer có nhiều đặc tính kỹ thuật phù hợp với thi công ngầm:

• Tính ổn định cao: polymer không phân hủy nhanh dưới áp lực và nhiệt độ trong điều kiện hố khoan sâu.
• Độ nhớt có thể điều chỉnh: dễ kiểm soát tùy theo loại địa chất và độ sâu thi công.
• Thân thiện môi trường: dễ phân hủy, ít gây ô nhiễm đất và nước ngầm.
• Khả năng tái sử dụng: dung dịch polymer có thể được lọc và dùng lại nhiều lần, giảm chi phí và chất thải.

Đặc tính:

– Thành phần của chế phẩm tổng hợp từ dầu khí.
– Dễ phân tán, hòa tan trong môi trường nước.
– Tính ổn định cao.

Các tiêu chuẩn của vật liệu polymer

Theo tiêu chuẩn API 13B, Polymer khoan cọc nhồi được quy định như sau:

Theo tiêu chuẩn TCVN 9395:2012

Vai trò của polymer trong thi công cọc khoan nhồi là gì?

Thay thế cho dung dịch bentonite truyền thống

Trong nhiều thập kỷ, bentonite được coi là lựa chọn tiêu chuẩn để giữ thành hố khoan trong cọc khoan nhồi. Tuy nhiên, bentonite có một số nhược điểm:

• Khó xử lý sau khi thi công
• Tốn kém trong việc duy trì và tái sử dụng
• Có thể ảnh hưởng tiêu cực đến độ bám dính của bê tông

Vì thế, polymer xuất hiện như một giải pháp thay thế hiệu quả, đặc biệt trong điều kiện thi công đô thị, nơi yêu cầu cao về môi trường và tiến độ thi công.

Tác dụng trong việc giữ thành hố khoan

Dung dịch polymer hoạt động như một lớp màng mỏng bao bọc quanh thành hố khoan. Lớp màng này giúp:

• Giảm thẩm thấu nước từ hố khoan ra ngoài
• Tăng độ ổn định vách đất, hạn chế sập thành
• Tăng độ chính xác khi đổ bê tông, tránh rỗ tổ ong

So với bentonite, polymer có khả năng bám dính linh hoạt với các hạt đất, kể cả trong địa tầng yếu như cát pha, bùn sét, giúp thi công an toàn hơn.

Cải thiện tốc độ và hiệu quả thi công

Các nhà thầu thi công đánh giá cao việc sử dụng polymer do:

• Thời gian chuẩn bị nhanh: chỉ cần pha trộn dung dịch trong vài giờ, không cần chờ ngâm như bentonite.
• Không cần hệ thống lọc phức tạp: dễ tách cặn, tiết kiệm không gian công trường.
• Tăng hiệu suất thi công: một ca thi công có thể hoàn thành nhiều hố khoan hơn do giảm thời gian xử lý.

Ưu điểm của polymer trong cọc khoan nhồi

So với dung dịch Bentonite thì dung dịch Polymer có những ưu điểm sau:

• Có thể rút ngắn thời gian thi công cọc khoan nhồi do không phải sàng cát và thời gian thổi rửa đáy hố khoan được rút ngắn.
• Rút ngắn thời gian và chi phí xử lí dung dịch khoan giảm.
• Rút ngắn thời gian chờ lắng cát vì Polymer không ngậm cát.
• Rút ngắn thời gian thi công từ 2-3 giờ cho mỗi cọc khoan nhồi.
• Tỷ lệ thu hồi tái sử dụng lên đến 60-70% tùy thuộc vào địa chất và công nghệ sử dụng.
• Mặt bằng thi công sạch sẽ ít bị lầy lội hơn so với thi công dùng dung dịch bentonite.

Đẩy nhanh được tiến độ thi công, do đó đây là thành phần không thể thiếu tạo nên quá trình thi công cọc khoan nhồi giá rẻ rất được ưa thích sử dụng trong những năm gần đây

Nhược điểm của Polymer là gì?

Polymer là có nhiều ưu điểm, tuy nhiên cũng còn một số điểm hạn chế của vật liệu này. Trong quá trình thi công cần lưu ý để kiểm soát chất lượng:

• Chất lượng phụ thuộc vào nguồn nhập hàng
• Không sử dụng được với các tầng địa chất không ổn định như sình lầy, cát chảy
• Dự phòng bentonite sử dụng trong suốt quá trình khoan để tránh làm tiêu hao dung dịch
• Thao tác nhanh, không để dung dịch trong hố khoan qua 24 giờ
• Kiểm soát chặt chẽ các chỉ tiêu trong suốt quá trình khoan.

Những lưu ý khi sử dụng polimer trong thi công cọc nhồi

Trong quá trình thi công thực tế khi sử dụng dung dịch Polymer cần lưu ý một số điểm như sau:

– Nước dùng để trộn là nước sạch, có độ PH tối thiểu là 6.5.

– Hỗn hợp sau khi trộn phải đồng nhất nên sử dụng máy trộn tự động tốc độ thấp có rơ le tự ngắt, thời gian cần thiết kể phụ gia Polymer đạt được hết tính năng ưu việt là 60 phút sau khi pha.

– Hạn chế tối đa lẫn các dung dịch khác như axit, nước bê tông.

– Để đạt được hiệu quả cao cần sử dụng đúng quy trình của nhà cung cấp.

– Trong quá trình khoan, để tránh tình trạng Polymer tiêu hao do ngấm vào lòng đất, khi gặp phải tầng đất địa chất có mạch nước ngầm, cát thô, sỏi, địa tầng xốp. Chúng ta cần phải kết hợp bột sét Bentonite 10-15 kg/m3 dung dịch cho trực tiếp vào tầng địa chất cần xử lí. Công tác này phải được khảo sát, đánh giá và lập biện pháp của đơn vị thi công với các kỹ sư có trình độ và chuyên môn cũng như kinh nghiệm trong thi công cọc khoan nhồi và được sự chấp thuận của các bên liên quan như tư vấn giám sát, tư vấn thiết kế, chủ đầu tư nhằm đảm bảo chất lượng cọc khoan nhồi.

– Dung dịch khoan phải được chuẩn bị trong các bồn chứa có dung tích đủ lớn, pha với nước sạch, cấp phối tuỳ theo chủng loại, điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn của địa điểm xây dựng, đảm bảo giữ thành hố khoan trong suốt quá trình thi công khoan lỗ, lắp dựng cốt thép, ống kiểm tra siêu âm, ống đặt sẵn để khoan lấy lõi đáy cọc (nếu có), cẩu lắp ống đổ bê tông và sàn công tác…

– Khi dùng dung dịch polyme hoặc các hoá phẩm khác ngoài các chức năng giữ ổn định thành hố khoan phải kiểm tra ảnh hưởng của nó đến môi trường đất-nước (tại khu vực công trình và nơi chôn lấp đất khoan).

So sánh giữa polymer và bentonite

Dưới đây là bảng so sánh chi tiết giữa

Quy trình sử dụng polymer trong thi công cọc khoan nhồi

Để khai thác tối đa hiệu quả của vật liệu polymer, các nhà thầu cần tuân thủ một quy trình kỹ thuật bài bản, từ khâu pha trộn đến giám sát và xử lý sau thi công.

Pha trộn dung dịch polymer khi thi công cọc nhồi

Dung dịch polymer được chuẩn bị tại công trường với các bước sau:

1. Đong lượng polymer theo tỷ lệ kỹ thuật (thường 0,5 – 1,5% theo thể tích nước)
2. Khuấy đều bằng máy trộn tốc độ cao cho đến khi dung dịch đạt độ nhớt tiêu chuẩn
3. Để yên từ 10–15 phút để các phân tử polymer hoạt động hoàn toàn

Xem thêm: Các thí nghiệm kiểm tra chất lượng cọc nhồi

Kiểm soát chất lượng dung dịch

Trước và trong quá trình thi công, kỹ sư cần kiểm tra các chỉ số sau:

• Độ nhớt (Viscosity): ảnh hưởng đến khả năng giữ thành. Đo bằng ống Marsh (25–60 giây).
• Tỷ trọng (Density): đo bằng bình Mud Balance (1,01–1,05 g/cm³).
• Độ pH: tối ưu ở mức 7–9 để bảo vệ khả năng hoạt động của polymer.
• Hàm lượng cặn (Sand Content): không vượt quá 4%.

Việc kiểm soát chất lượng định kỳ giúp đảm bảo tính ổn định của hố khoan và chất lượng bê tông sau này.

Xử lý sau khi thi công

Sau khi đổ bê tông xong, lượng dung dịch polymer dư sẽ được:

• Bơm hút khỏi hố khoan bằng thiết bị chuyên dụng
• Lọc sạch cặn bùn để tái sử dụng
• Đóng thùng lưu kho hoặc xử lý sinh học nếu không tái sử dụng

Các đơn vị thi công nên phối hợp với công ty xử lý môi trường để đảm bảo đúng quy định pháp luật.

Xem thêm: Thí nghiệm siêu âm cọc khoan nhồi là gì?

Ứng dụng thực tế và xu hướng phát triển

Một số dự án sử dụng polymer tiêu biểu

Tại Việt Nam, nhiều công trình lớn đã ứng dụng thành công polymer trong thi công cọc khoan nhồi:

• Dự án tuyến Metro số 1 (TP.HCM): sử dụng polymer tại các ga ngầm như Nhà hát Thành phố, Ba Son.
• Dự án cầu Thủ Thiêm 2: polymer được dùng để thi công các cọc khoan nhồi dưới lòng sông Sài Gòn.
• Khu đô thị Ecopark (Hưng Yên): nhà thầu Nhật Bản ứng dụng polymer để giảm thiểu bùn thải và bảo vệ môi trường.

Các dự án này không chỉ cho thấy hiệu quả kỹ thuật mà còn chứng minh lợi ích môi trường và kinh tế rõ rệt.

Tiềm năng trong thị trường xây dựng Việt Nam

Với tốc độ đô thị hóa nhanh và nhu cầu phát triển hạ tầng mạnh mẽ, thị trường polymer xây dựng tại Việt Nam đang mở rộng nhanh chóng. Nhiều nhà cung cấp quốc tế như BASF, KZL, Solenis… đã có mặt tại Việt Nam để cung ứng vật liệu và hỗ trợ kỹ thuật.

Sự phổ biến của công nghệ này sẽ mở ra cơ hội lớn cho:

• Các nhà thầu thi công móng sâu
• Doanh nghiệp sản xuất vật liệu phụ trợ
• Đơn vị tư vấn thiết kế và giám sát công trình

Xu hướng thay thế bentonite trong tương lai

Trong vòng 5–10 năm tới, nhiều chuyên gia dự đoán rằng:

• Polymer sẽ dần thay thế bentonite trong thi công cọc khoan nhồi tại các đô thị lớn.
• Nhà nước có thể ban hành các quy định khuyến khích sử dụng vật liệu thân thiện môi trường, thúc đẩy việc áp dụng polymer.
• Các công nghệ mới sẽ kết hợp giữa polymer và nano hoặc vật liệu tái chế, tạo ra dung dịch có hiệu quả vượt trội.

Kết luận

Việc ứng dụng vật liệu polymer trong cọc khoan nhồi không chỉ là xu hướng kỹ thuật hiện đại, mà còn là bước tiến quan trọng trong việc tối ưu hiệu quả thi công, giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

So với dung dịch bentonite truyền thống, polymer mang lại nhiều lợi ích vượt trội:

• Thời gian thi công nhanh hơn
• Khối lượng bùn thải ít, dễ xử lý
• Chất lượng bê tông và độ ổn định hố khoan cao hơn
• Đáp ứng yêu cầu về môi trường và an toàn

Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả tối ưu, các nhà thầu cần:

• Hiểu rõ quy trình pha trộn và kiểm soát chất lượng polymer
• Lựa chọn đúng loại polymer phù hợp với địa chất và quy mô dự án
• Phối hợp chặt chẽ với các đơn vị cung cấp vật liệu uy tín

Trong bối cảnh ngành xây dựng đang ngày càng hướng đến công nghệ xanh và phát triển bền vững, vật liệu polymer hứa hẹn sẽ đóng vai trò chủ đạo trong thi công móng sâu, đặc biệt tại các đô thị lớn, khu công nghiệp và công trình hạ tầng trọng điểm. Hy vọng với những chia sẻ trên của đơn vị thi công AFTA sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về vật liệu polymer trong cọc nhồi là gì và có thể sử dụng đúng cách nhé!

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Polymer có phù hợp với mọi loại địa chất không?

Polymer có thể sử dụng hiệu quả trong hầu hết các loại địa chất như đất pha, cát pha, bùn sét… Tuy nhiên, trong điều kiện có hàm lượng ion kim loại cao hoặc nước mặn, cần sử dụng loại polymer chuyên dụng và điều chỉnh tỷ lệ pha trộn.

Sử dụng polymer có gây ảnh hưởng đến chất lượng bê tông không?

Không. Ngược lại, do polymer tạo lớp màng mỏng và ít cản trở bê tông tiếp xúc với vách hố khoan, nó giúp tăng độ bám dính và giảm hiện tượng rỗ, rỗng trong thân cọc.

Giá thành polymer có cao hơn bentonite không?

Chi phí polymer ban đầu cao hơn khoảng 10–15%, nhưng do khả năng tái sử dụng cao, giảm thời gian và chi phí xử lý bùn thải, tổng chi phí dự án sử dụng polymer thường thấp hơn 10–20% so với bentonite.

Thời gian thi công cọc khoan nhồi bằng polymer là bao lâu?

Tùy vào độ sâu và đường kính cọc, nhưng nhìn chung, thi công bằng polymer giúp giảm từ 15–25% thời gian so với bentonite do không cần chờ ngâm, dễ xử lý dung dịch và thi công liền mạch hơn.

Tôi có thể mua polymer ở đâu?

Bạn có thể mua polymer từ các đơn vị cung cấp vật liệu xây dựng uy tín trong nước hoặc nhập khẩu. Nên chọn nhà cung cấp có hỗ trợ kỹ thuật đi kèm để đảm bảo hiệu quả thi công tốt nhất.