BỘ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM BENTONITE

Tiêu chuẩn áp dụng:

TCVN 11893:2017 Tiêu chuẩn quy định Phương pháp thử các chỉ tiêu cơ, lý, hóa của dung dịch bentonite

Bentonite là loại khoáng sét tự nhiên, có các tính chất như trương nở, hấp phụ, kết dính, trơ, nhớt và dẻo.

Dung dịch bentonite gồm nước sạch, bentonite, và các loại hóa chất khác có chức năng tạo màng cách nước giữa thành hố khoan và đất tự nhiên, đồng thời giữ ổn định cho thành hố khoan.

Một số tính chất dung dịch bentonite:

Khối lượng riêng dung dịch bentonite phụ thuộc vào  tỷ lệ và tính chất vật liệu bentonite và nước để pha chế dung dịch.

Độ ổn định dung dịch bentonite là khả năng duy trì dung dịch bentonite ở trạng thái keo, được xác định bằng hiệu số khối lượng riêng giữa phần bên dưới và phần bên trên ở trong cùng dung dịch bentonite.

Độ nhớt phễu Marsh dung dịch bentonite là thời gian tính bằng giây cho 500ml dung dịch chảy vào cốc tiêu chuẩn có vạch chia độ từ phễu Marsh.

Hàm lượng cát dung dịch bentonite là lượng cát thu được khi để dung dịch pha loãng bằng nước sạch theo tỷ lệ 9:1 sau một phút, được tính bằng % thể tích dung dịch.

Lượng tách nước của dung dịch bentonite là lượng nước tách ra khỏi dung dịch dưới tác dụng của áp suất dư

Độ dày áo sét dung dịch bentonite là chiều dày của lớp sét, đặc trưng cho khả năng tạo thành vách của dung dịch bentonite

Chuẩn bị mẫu thử:

-Đong 2 lít nước đổ vào máy khuấy

-Cân bentonite theo tỷ lệ

-Bật máy khuấy, cho từ từ từng lượng nhỏ bentonite vào , khuấy trong 15p (tốc độ 600 vòng/ phút) đến khi tạo thành hỗn hợp bentonite đồng nhất.

-Rót dung dịch bentonite vào ống hình trụ

-Ủ dung dịch bentonite trong 16h trước khi tiến hành thí nghiệm.

Phương pháp xác định khối lượng riêng dung dịch bentonite:

Nguyên lý: Khối lượng của một thể tích không đổi dung dịch bentonite được đánh giá thông qua việc di chuyển 1 quả cân dọc theo 1 thang chia độ tăng dần trên cán cân của dụng cụ cân tỷ trọng. Khối lượng riêng của dung dịch bentonite sau đó được đọc trực tiếp từ thang chia độ sau khi cân được cân bằng.

Dụng cụ: Cân tỷ trọng có độ chính xác 0.01 g/cm3

-Hộp cân

-Thang chia độ

-Quả cân

-Bầu chứa

-Nắp đậy

Dụng cụ cân tỷ trọng phải được hiệu chỉnh thường xuyên bằng nước cất theo TCVN 4851: 1989. Nước cất có khối lượng riêng 1g/cm3 ở 25C

Các bước tiến hành:

-Đặt dụng cụ cân ở mức chuẩn, trên 1 nền phẵng

-Rót đầy dung dịch bentonite vào 1 bầu chứa khô, sạch. Đậy nắp trên bầu chứa và xoay nắp cho đến khi chặt (đảm bảo một ít dung dịch tràn qua lỗ nắp)

-Rửa ,lau dung dịch bên ngoài bầu chứa

-Đặt cán cân vào giá đỡ và điều chỉnh quả cân trên thang đo cho đến khi cân cân bằng nằm ngang. Cán cân thăng bằng được đánh giá thông qua bọt thủy trên cán cân.

-Đọc chỉ số đo ở bên trái quả cân. Ghi lại kết quả đo.

-Làm sạch và khô sau mỗi lần sử dụng.

Phương pháp xác định độ nhớt bentonite bằng phễu Marsh:

Nguyên lý: Dung dịch bentonite đổ vào phễu Marsh. Sau đó cho dung dịch chảy từ phễu vào cốc chia vạch. Độ nhớt là thời gian để dung dịch bentonite điền đầy thể tích 500ml trong cốc chia vạch.

Thiết bị dụng cụ: Phễu Marsh gồm các bộ phận :

-Phễu côn có bề rộng 305mm và đường kính 152mm. Thiết bị có sàng thô đặt ở đỉnh và 1 lỗ đặt phía đáy. Dung tích chứa từ lỗ đáy đến sàng thô đỉnh côn là 1500ml. Phễu côn có thể làm từ nhựa, kim loại hoặc các vật liệu có độ cứng đạt yêu cầu.

-Vòi phễu rót có độ dài 51mm và đường kính trong 4.75m

-Cốc có vạch chia mức có thể làm từ kim loại hoặc nhựa có thể tích 946ml

-Đồng hồ bấm giây có độ chính xác 0.5s

-Nhiệt kế từ 0-105C có độ chính xác 1C.

-Mẫu thử và dụng cụ làm sạch.

Mẫu thí nghiệm: Tại hiện trường, lấy 7.5 lít mẫu đại diện của dung dịch thử. Trong phòng thí nghiệm lấy theo tiêu chuẩn như trên. Dung tích yêu cầu cho 1 lần thử là 700ml.

Hiệu chỉnh phễu Marsh:

-Làm đầy phễu bằng 1500ml nước. Nếu mặt nước trùng với sàng thô, không được vượt qua. Nếu mặt nước ở phía trên hoặc phía dưới sàng thô, điểm xác định có thể dùng để tham khảo khi làm thí nghiệm.

-Xác định thời gian dòng chảy cho 946ml nước là 26s tại 25C. Nước sạch phải phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 4851.

Phương pháp tiến hành:

-Cốc và phễu phải được làm khô và sạch.

-Dùng ngón tay bịt vòi phễu Marsh và đổ dung dịch theo Phương thẳng đứng đến sàng thô

-Giữ phễu bên trên cốc vạch chia mức. Bỏ ngón tay bịt và bắt đầu đếm thời gian.

-Đo thời gian đến khi dung dịch điền đầy cốc dến vạch chia mức 500ml.

-Lặp lại thí nghiệm ít nhất 3 lần và lấy kết quả trung bình

Phương pháp xác định hàm lượng cát trong dung dịch bentonite:

Nguyên lý: Bình đo bằng thủy tinh được đổ đầy dung dịch bentonite đến vạch quy định và lắc đều. Toàn bộ dung dịch được đổ qua sàng ướt. Gắn phễu phía trên của sàng, sau đó lộn ngược sàng- phễu, mặt đáy của phễu vào bình thủy tinh. Tất cả vật liệu được lọc khỏi sàng và đọc lượng cát lắng theo % thể tích.

Dụng cụ bao gồm:

-Sàng có kích thước mắc lưới 75µm, đường kính 50mm.

-Phễu côn vừa với sàng và bình đo bằng thủy tinh

-Bình đo bằng thủy tinh có vạch chia từ 0-20% theo thể tích

Phương pháp tiến hành:

-Đổ dung dịch bentonite vào bình chia đến vạch theo quy định (vạch 1)

-Đổ thêm nước đến vạch quy định kế tiếp (vạch 2)

-Đậy nắp bình đo và lắc đều bình

-Đỗ hỗn hợp vào màng ướt, sạch

-Loại bỏ chất lõng qua sàng

-Đổ thêm nước vào bình đo, lắc và đổ vào sàng. Lặp lại đến khi nước qua sàng trong.

-Rửa sạch cát giữ lại trên sàng

-Gắn phễu vào đầu trên của sàng

-Cẩn thận lật ngược bộ sàng – phễu vào miệng của bình đo thủy tinh

-Phun nhẹ nước, rửa sạch cát trên sàng vào bình đo

-Để cho cát lắng xuống

-Đọc và ghi lại chỉ số thể tích trên bình đo

-Rửa sạch và làm khô các dụng cụ thí nghiệm

Phương pháp xác định độ PH của dung dịch bentonite:

Dụng cụ thí nghiệm gồm:

-Giấy quỳ hoặc bút đo PH

-Nước cất hoặc nước thử ion theo TCVN 4851:1989

-Giấy mềm để thấm nước các điện cực

-Nhiệt kế chính xác đến 0.5C

Cách tiến hành:

-Hiệu chuẩn máy đo theo hướng dẫn của nhà sản xuất

-Khi máy đo đã được hiểu chỉnh đúng, rửa điện cực với nước cất, thấm khô bằng giấy mềm. Đặt điện cực trong mẫu thử và khuấy đều. Đọc giá trị ổn định sau 60s-90s.

-Ghi lại giá trị PH chính xác tới 0.1 giá trị PH và nhiệt độ của mẫu.

-Rửa sạch và bảo quản điện cực trong dung dịch đệm có PH=4. Không để điện cực bị khô.

Chú ý: nếu sử dụng giấy quỳ thì chỉ cần nhúng giấy quỳ vào dung dịch và so sánh với bảng màu để xác định độ PH.