Nghiên cứu bê tông chịu nhiệt sử dụng cốt liệu tro xỉ nhiệt điện, xi măng poóclăng và các phụ gia khoáng mịn.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Đỗ Thị Phượng

NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT SỬ DỤNG
CỐT LIỆU TRO XỈ NHIỆT ĐIỆN, XI MĂNG
POÓCLĂNG VÀ CÁC PHỤ GIA KHOÁNG MỊN
Chuyên ngành: Kỹ thuật vật liệu
Mã số: 9520309

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hà Nội – Năm 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Đỗ Thị Phượng

NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT SỬ DỤNG
CỐT LIỆU TRO XỈ NHIỆT ĐIỆN, XI MĂNG
POÓCLĂNG VÀ CÁC PHỤ GIA KHOÁNG MỊN
Chuyên ngành: Kỹ thuật vật liệu
Mã số: 9520309

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. Vũ Minh Đức

Hà Nội – Năm 2022


LỜI CẢM ƠN
Tác giả chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS Vũ Minh Đức đã
hết lòng giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả chân thành cảm ơn trường Đại học Xây dựng Hà Nội, khoa Vật liệu
xây dựng, phòng Quản lý đào tạo, bộ môn Công nghệ vật liệu xây dựng, bộ môn
Vật liệu xây dựng đã giúp đỡ trong thời gian qua.
Tác giả chân thành cảm ơn trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng,
khoa Xây dựng Cầu đường, Phịng thí nghiệm khoa Hóa, khoa Mơi trường đã tận
tình giúp đỡ và tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tác giả trân trọng cảm ơn sự góp ý và giúp đỡ của PGS.TS. Nguyễn Ngọc
Lâm, TS. Nguyễn Nhân Hoà – Trường Đại học Xây dựng Hà Nội.
Tác giả cảm ơn đồng nghiệp, bạn bè đã luôn động viên trong suốt thời gian
học tập và nghiên cứu.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình tơi – những người thân
đã ln động viên trong suốt thời gian vừa qua.

Tác giả luận án


iv

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả được trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận án

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.............................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ................................................................... ix
MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết..................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu......................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...................................................................... 2
4. Cơ sở khoa học của đề tài.................................................................................. 2
5. Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 3
6. Ý nghĩa.............................................................................................................. 3
7. Những đóng góp mới của luận án...................................................................... 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT...................................... 5
1.1. Giới thiệu bê tông chịu nhiệt.............................................................................. 5
1.1.1. Khái niệm.................................................................................................... 5
1.1.2. Phân loại...................................................................................................... 6
1.1.3. Tính chất của bê tơng chịu nhiệt.................................................................. 7
1.1.4. Vật liệu chế tạo.......................................................................................... 11
1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTCN trên thế giới................................... 13
1.2.1. Tình hình nghiên cứu BTCN trên thế giới................................................. 13
1.2.2. Tình hình ứng dụng BTCN trên thế giới.................................................... 18
1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BTCN ở Việt Nam.................................... 22
1.4. Những vấn đề cần nghiên cứu của luận án trong điều kiện ở Việt Nam...........24
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT.......26
2.1. Cơ sở khoa học nghiên cứu CKDCN................................................................ 26
2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến biến đổi hoá lý của đá xi măng PC........26

2.1.2. Cơ sở sử dụng phụ gia khoáng mịn trong CKDCN.................................... 28


2.1.3. Cơ sở lựa chọn PGKM hỗn hợp TB – BN, TB – SF chế tạo CKDCN.......32
2.2. Cơ sở khoa học nghiên cứu cốt liệu chịu nhiệt................................................. 34
2.2.1. Cơ sở sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm cốt liệu cho BTCN............................34
2.2.2. Cơ sở thiết kế thành phần hạt cho BTCN.................................................. 36
2.3. Cơ sở khoa học nghiên cứu thành phần BTCN................................................. 38
CHƯƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................ 41
3.1. Vật liệu nghiên cứu........................................................................................... 41
3.1.1. Chất kết dính.............................................................................................. 41
3.1.2. Cốt liệu...................................................................................................... 43
3.1.3. Nước và phụ gia hoá học........................................................................... 46
3.2. Phương pháp nghiên cứu thành phần, tính chất CKDCN.................................46
3.2.1. Thiết kế thành phần CKDCN..................................................................... 46
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất hỗn hợp CKDCN................................ 47
3.2.3. Phương pháp chế tạo mẫu CKDCN........................................................... 47
3.2.4. Phương pháp nghiên cứu chế độ gia công nhiệt mẫu CKDCN..................47
3.2.5. Phương pháp nghiên cứu tính chất CKDCN.............................................. 47
3.3. Phương pháp nghiên cứu thành phần hạt cốt liệu chịu nhiệt.............................51
3.3.1. Thiết kế thành phần hạt cốt liệu................................................................. 51
3.3.2. Phương pháp nghiên cứu khối lượng thể tích của hỗn hợp hạt cốt liệu......51
3.3.3. Phương pháp nghiên cứu độ rỗng thực tế của hỗn hợp hạt cốt liệu............52
3.4. Phương pháp nghiên cứu thành phần, tính chất BTCN..................................... 53
3.4.1. Thiết kế thành phần BTCN........................................................................ 53
3.4.2. Phương pháp nghiên cứu tính chất hỗn hợp BTCN................................... 53
3.4.3. Phương pháp chế tạo mẫu BTCN.............................................................. 54
3.4.4. Phương pháp nghiên cứu chế độ gia công nhiệt mẫu BTCN.....................54
3.4.5. Phương pháp nghiên cứu tính chất BTCN................................................. 54
3.5. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu thành phần tối ưu BTCN....56

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CỦA CKDCN SỬ
DỤNG TRO BAY, BỘT NGÓI VÀ SILICA FUME............................................... 57


4.1. Ảnh hưởng của PGKM đến lượng nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết của hỗn
hợp CKDCN............................................................................................................ 57
4.2. Ảnh hưởng của PGKM đến khối lượng thể tích của CKDCN ở các cấp nhiệt độ
...................................................................................................................................59
4.3. Ảnh hưởng của PGKM đến độ co ngót của CKDCN ở các cấp nhiệt độ..........62
4.4. Ảnh hưởng của PGKM đến cường độ chịu nén của CKDCN ở các cấp nhiệt độ
...................................................................................................................................65
4.5. Phương trình hồi quy cường độ chịu nén của CKDCN ở 800oC.......................69
4.6. Ảnh hưởng của loại PGKM đến tính chất của CKDCN ở các cấp nhiệt độ......73
4.7. Phân tích hóa lý, vi cấu trúc CKDCN............................................................... 76
4.7.1. Phân tích nhiệt........................................................................................... 76
4.7.2. Phân tích Rơnghen..................................................................................... 78
4.7.3. Phân tích kính hiển vi điện tử quét............................................................. 82
CHƯƠNG 5. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA
BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT........................................................................................ 88
5.1. Thiết kế thành phần hạt cốt liệu cho BTCN...................................................... 88
5.1.1. Thành phần hạt cốt liệu tính tốn theo cơng thức Andersen......................88
5.1.2. Khối lượng thể tích, độ rỗng thực của hỗn hợp hạt cốt liệu tương ứng với
các chế độ cơng nghệ làm chặt.................................................................. 89
5.1.3. Phương trình hồi quy tính chất hỗn hợp hạt cốt liệu.................................. 90
5.2. Thiết kế thành phần BTCN............................................................................... 91
5.3. Tính chất của BTCN......................................................................................... 98
5.3.1. Đặc điểm bề mặt mẫu BTCN ở các cấp nhiệt độ.......................................98
5.3.2. Tính chất cơ lý của BTCN ở các cấp nhiệt độ.......................................... 100
5.3.3. Độ bền nhiệt của BTCN........................................................................... 105
KẾT LUẬN........................................................................................................... 114

DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ................................... 117
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................... 118
PHỤ LỤC............................................................................................................. PL1


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
KÍ HIỆU

DIỄN GIẢI

BTCL

Bê tông chịu lửa

BTCN

Bê tông chịu nhiệt

BTCT-CN

Bê tông cốt thép – chịu nhiệt

BN

Bột ngói vỡ đất sét nung

CKD

Chất kết dính

CHLB

Cộng hịa liên bang

CKDCN

Chất kết dính chịu nhiệt

CH

Hydroxyt canxi

CSH

Hydro silicat canxi

CAH

Hydro aluminat canxi

CASH

Hydro aluminat silicat canxi

CS

Wollastonit

C2AS

Gehlenit

CAS2

Anorthit

DTG

Derivative Thermal Gravimetric analysis

DSC

Phân tích nhiệt quét vi sai (Differential Scanning
Calorimetry)

GOST

Tiêu chuẩn Nga

HHBT

Hỗn hợp bê tông

ITZ

Vùng liên kết giữa đá xi măng-cốt liệu (Interfacial
Tranzition Zone)

MKN

Mất khi nung

N

Nước

N/CKD

Nước/chất kết dính

N/X

Nước/xi măng

PC

Xi măng pclăng


PCB

Xi măng pclăng hỗn hợp

PG

Phụ gia

PG/CKD

Phụ gia/chất kết dính

PG/XM

Phụ gia/xi măng

PGKM

Phụ gia khoáng mịn

PGSD

Phụ gia siêu dẻo

SEM

Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy)

SF

Silica fume

TB

Tro bay

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TGA

Phân tích nhiệt trọng lượng (Thermal Gravimetric
Analysis)

TX

Tro xỉ nhiệt điện

XRD

Phân tích Rơnghen (X-Ray Diffraction)


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Loại bê tông theo nhiệt độ sử dụng tối đa cho phép [116].........................7
Bảng 1.2. Một số cơng trình sử dụng BTCN ở CHLB Nga [119]............................19
Bảng 2.1. Hàm lượng CaO tự do trong đá CKD ở nhiệt độ cao [95].......................30
Bảng 2.2. Sự phụ thuộc của mật độ khối xếp vào phương pháp sắp xếp và số điểm
tiếp xúc của các hạt [117]........................................................................................ 37
Bảng 2.3. Độ rỗng lý thuyết của hỗn hợp nhiều cỡ hạt [6], [117]............................ 38
Bảng 3.1. Thành phần hóa vật liệu chế tạo CKDCN............................................... 41
Bảng 3.2. Tính chất cơ lý của xi măng.................................................................... 42
Bảng 3.3. Tính chất của các PGKM........................................................................ 42
Bảng 3.4. Thành phần hóa của cốt liệu tro xỉ........................................................... 44
Bảng 3.5. Các tính chất của cốt liệu tro xỉ............................................................... 44
Bảng 3.6. Thành phần hạt, độ lớn của cốt liệu tro xỉ trước và sau khi gia cơng.......45
Bảng 3.7. Khối lượng thể tích xốp của các cỡ hạt cốt liệu tro xỉ.............................45
Bảng 3.8. Độ hút nước của các cỡ hạt cốt liệu tro xỉ............................................... 45
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của PGKM đến lượng nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết
của hỗn hợp CKDCN.............................................................................................. 57

Bảng 4.2. Thành phần và cường độ chịu nén CKDCN ở 800oC..............................71
Bảng 4.3. Tính chất cơ lý của CKDCN................................................................... 72
Bảng 4.4. Mất khối lượng của CKDCN ở các cấp nhiệt độ.....................................77
Bảng 5.1. Thành phần hạt của cốt liệu tro xỉ........................................................... 90
Bảng 5.2. Cấp phối sơ bộ của BTCN....................................................................... 91
Bảng 5.3. Cấp phối hiệu chỉnh của BTCN............................................................... 92
Bảng 5.4. Bảng mã hóa quy hoạch thực nghiệm tính chất BTCN ở 800oC..............93
Bảng 5.5. Bảng kế hoạch thực nghiệm tính chất BTCN ở 800oC............................93
Bảng 5.6. Tỷ lệ thành phần vật liệu và kết quả tính tốn tính chất BTCN theo
phương trình hồi quy............................................................................................... 96
Bảng 5.7. Kết quả thực nghiệm BTCN.................................................................... 97
Bảng 5.8. Cấp phối tối ưu của BTCN...................................................................... 97


Bảng 5.9. Thành phần hạt cốt liệu tro xỉ tối ưu của BTCN...................................... 98
Bảng 5.10. Tính chất cơ lý của BTCN ở các cấp nhiệt độ..................................... 100
Bảng 5.11. Kết quả độ bền nhiệt của mẫu BTCN AI............................................. 106
Bảng 5.12. Kết quả độ bền nhiệt của mẫu BTCN BI............................................. 106
Bảng 5.13. Tính chất tấm BTCN sau nung thử nghiệm......................................... 111


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Lớp lót của tường tháp đốt nóng khơng khí............................................. 19
Hình 1.2. Sơ đồ kênh dẫn khí khói.......................................................................... 19
Hình 1.3. Buồng hồn nhiệt từ lị Mactanh.............................................................. 20
Hình 1.4. Nắp vịm lị đứng đốt nóng...................................................................... 20
Hình 3.1. Phân tích XRD của cốt liệu tro xỉ nhiệt điện............................................ 43
Hình 3.2. Biều đồ đường cong nung mẫu CKDCN.................................................47
Hình 3.3. Các bước thiết kế thành phần BTCN....................................................... 53
Hình 4.1. Khối lượng thể tích các mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ........................60

Hình 4.2. Sự suy giảm khối lượng thể tích các mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ so
với ở 100oC.............................................................................................................. 62
Hình 4.3. Độ co ngót các mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ..................................... 63
Hình 4.4. Cường độ chịu nén các mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ........................65
Hình 4.5. Sự suy giảm cường độ chịu nén các mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ so
với ở 100oC.............................................................................................................. 68
Hình 4.6. Ảnh hưởng của các loại PGKM đến cường độ chịu nén của CKDCN ở các
cấp nhiệt độ............................................................................................................. 73
Hình 4.7. Ảnh hưởng của các loại PGKM đến khối lượng thể tích của CKDCN....74
Hình 4.8. Ảnh hưởng của các loại PGKM đến độ co ngót của CKDCN ở các cấp
nhiệt độ.................................................................................................................... 75
Hình 4.9. Kết quả phân tích DSC, DTG mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ..............77
Hình 4.10. Kết quả phân tích TGA mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ......................78
Hình 4.11. Phân tích XRD mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ...................................79
Hình 4.12. Phân tích XRD mẫu T1S ở các cấp nhiệt độ...........................................80
Hình 4.13. Ảnh SEM mẫu CKDCN ở 25oC và 800oC............................................. 83
Hình 4.14. Ảnh SEM mẫu T1S ở các cấp nhiệt độ...................................................84
Hình 5.1. Tính chất của hỗn hợp hạt TX1 ứng với các chế độ làm chặt...................89
Hình 5.2. Bề mặt biểu diễn quan hệ tính chất BTCN (nhóm A) với N/CKD và n. . .96
Hình 5.3. Bề mặt biểu diễn quan hệ tính chất BTCN (nhóm B) với N/CKD và n. . .96


Hình 5.4. Đặc điểm bề mặt mẫu BTCN ở các cấp nhiệt độ..................................... 99
Hình 5.5. Đặc điểm bề mặt mẫu CKDCN ở các cấp nhiệt độ.................................. 99
Hình 5.6. Khối lượng thể tích của BTCN ở các cấp nhiệt độ................................. 101
Hình 5.7. Độ co ngót của BTCN ở các cấp nhiệt độ.............................................. 102
Hình 5.8. Độ hút nước của BTCN ở các cấp nhiệt độ............................................ 102
Hình 5.9. Cường độ chịu nén của BTCN ở các cấp nhiệt độ................................. 103
Hình 5.10. Ảnh SEM mẫu BTCN AI ở các cấp nhiệt độ.......................................107
Hình 5.11. Ảnh SEM mẫu BTCN BI ở các cấp nhiệt độ.......................................108

Hình 5.12. Hình ảnh sự phân bố vết nứt các mẫu BTCN ở 800oC.........................109
Hình 5.13. Hình ảnh khống trong các mẫu BTCN ở 800oC................................. 109
Hình 5.14. Tấm BTCN nung thực nghiệm tại Nhà máy gạch tuynen.....................111


14

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Bê tơng chịu nhiệt đã được nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới từ những
năm 40-50 của thế kỷ XX trong các lĩnh vực như cơng nghiệp luyện kim, hố chất,
chế tạo máy và đặc biệt là công nghiệp vật liệu xây dựng với các hầm lị, kênh dẫn,
ống khói, va gơng, ... Việc sử dụng bê tông chịu nhiệt dưới dạng các cấu kiện đúc
sẵn thay cho sản phẩm gạch chịu lửa đơn chiếc mang lại nhiều lợi ích như: bê tơng
khơng nung nên giảm chi phí nhiệt, có thể thi cơng tồn khối hoặc lắp ghép nên đẩy
nhanh tiến độ thi công, giảm giá thành xây dựng, rút ngắn thời gian sửa chữa, tăng
độ bền vững của cơng trình khi sử dụng. Ở Việt Nam, bê tông chịu nhiệt đã và đang
được nghiên cứu, ứng dụng ngày càng nhiều. Tuy nhiên, nguồn vật liệu chế tạo loại
bê tông này chủ yếu là xi măng đặc biệt, cốt liệu và phụ gia khoáng chịu lửa phần
lớn được nhập khẩu. Công bố khoa học về loại bê tông này không nhiều, đặc biệt là
loại bê tơng chịu nhiệt sử dụng xi măng pclăng và các phế liệu, phế thải cơng
nghiệp.
Bên cạnh đó, xu hướng trong ngành công nghiệp vật liệu xây dựng là nghiên
cứu chế tạo vật liệu xanh, bền vững nhằm sử dụng một cách hợp lý, tiết kiệm và có
hiệu quả cao nhất các loại tài nguyên, khoáng sản thiên nhiên, thực hiện cơng nghệ
sản xuất khơng phế thải, giảm chi phí ngun liệu, nhiên liệu, sức lao động và vốn
đầu tư trong sản xuất. Như vậy vấn đề cấp thiết đặt ra là nghiên cứu sử dụng các
phế liệu, phế thải công nghiệp cũng như các vật liệu sẵn có ở Việt Nam để chế tạo
bê tông chịu nhiệt. Theo Viện vật liệu xây dựng, tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện
Việt Nam hiện nay chiếm trữ lượng khá lớn, ước tính lượng tro xỉ tồn chứa và thải

ra hằng năm khoảng gần 18 triệu tấn gây ô nhiễm đất, nước và khơng khí, nhưng
mới tái sử dụng được khoảng 30% khối lượng [32]. Sử dụng nguồn phế thải này
làm cốt liệu, thay thế một phần xi măng poóclăng, kết hợp với các phụ gia khoáng
mịn là các vật liệu sẵn có trong nước như bột ngói đất sét nung, silica fume để chế
tạo bê tông chịu nhiệt mang lại nhiều ý nghĩa. Do đó, luận án “nghiên cứu bê tơng
chịu nhiệt sử dụng cốt liệu tro xỉ nhiệt điện, xi măng pclăng và các phụ gia
khống mịn” được thực hiện.


2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng cốt liệu từ tro xỉ nhiệt điện, chất kết dính từ xi măng
poóclăng và hỗn hợp tro bay – bột ngói, tro bay – silica fume chế tạo bê tơng chịu
nhiệt có nhiệt độ làm việc đến khoảng 800 oC trên cơ sở vật liệu sẵn có ở Việt Nam
hướng đến làm cấu kiện đúc sẵn cho các cơng trình cơng nghiệp.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Bê tông chịu nhiệt sử dụng tro xỉ nhiệt điện, xi măng
pclăng và các phụ gia khống mịn.
Phạm vi nghiên cứu:
- Sử dụng chất kết dính từ xi măng pclăng cùng các phụ gia khoáng mịn như tro
bay, hỗn hợp tro bay – bột ngói, tro bay – silica fume.
- Sử dụng cốt liệu là tro xỉ nhiệt điện có kích thước đến 5 mm.
- Hỗn hợp bê tơng chịu nhiệt có độ sụt 1÷2 cm (tương ứng độ cứng 25÷35 s), cường
độ chịu nén bê tơng ở tuổi 7 ngày (sau sấy 100oC) đạt tối thiểu 20 MPa.
- Bê tơng có nhiệt độ làm việc đến khoảng 800oC.
- Nghiên cứu trong điều kiện phịng thí nghiệm.
4. Cơ sở khoa học của đề tài
Sự phân hủy đá xi măng poóclăng xảy ra chủ yếu do sự tách nước của các
khoáng thủy hóa và thủy hóa lần hai của oxyt canxi khi gặp mơi trường ẩm. Để tăng
tính chịu nhiệt cho xi măng pclăng cần đưa vào các phụ gia khống mịn. Những
phụ gia khống này cần có thành phần hoạt tính, có khả năng xảy ra phản ứng với

các khống của đá xi măng poóclăng ở nhiệt độ cao tạo ra khống mới bền vững,
khó nóng chảy, giảm co ngót để ổn định cấu trúc đá xi măng. Do đó, cơ sở khoa học
của luận án dựa trên lý thuyết phản ứng giữa các khống của đá xi măng pclăng
và phụ gia khoáng mịn, sự lèn chặt cấu trúc, giảm co ngót trong đá chất kết dính ở
nhiệt độ cao. Tỷ lệ giữa hàm lượng phụ gia khoáng mịn và chất kết dính cần thích
hợp với từng cấp nhiệt độ.


Cốt liệu cho bê tông chịu nhiệt cần bền nhiệt, khơng bị nóng chảy và phân hủy
ở nhiệt độ cao. Thành phần hỗn hợp hạt hợp lý tạo ra bộ khung cốt liệu đặc chắc
làm tăng giá trị khối lượng thể tích, cường độ, độ bền nhiệt và nhiệt độ biến dạng
dưới tải trọng của bê tơng chịu nhiệt. Vì vậy cơ sở khoa học của luận án dựa trên lý
thuyết về tính tốn và thiết kế thành phần hạt cốt liệu cho bê tông chịu nhiệt.
Để chế tạo bê tơng chịu nhiệt cần phải tính tốn và lựa chọn thành phần cho bê
tông trên cơ sở lượng dùng xi măng và tỷ lệ giữa nước và chất kết dính nhỏ, hàm
lượng phụ gia khoáng mịn và thành phần hạt cốt liệu hợp lý để đảm bảo khối lượng
thể tích lớn, độ co ngót và độ hút nước nhỏ, cường độ đảm bảo để làm việc, độ bền
nhiệt lớn để kéo dài thời gian làm việc của kết cấu.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng phương pháp tổng hợp phân tích tài liệu, các phương pháp
tiêu chuẩn, phương pháp phi tiêu chuẩn, phương pháp nghiên cứu tính tốn kết hợp
thực nghiệm và phương pháp quy hoạch thực nghiệm.
Ngoài ra còn sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại để nghiên cứu
q trình biến đổi hóa lý, vi cấu trúc của vật liệu như phân tích nhiệt, phân tích
Rơnghen và phân tích kính hiển vi điện tử quét.
6. Ý nghĩa
Ý nghĩa khoa học:
- Xác định được lượng dùng phụ gia khống mịn hợp lý nhằm nâng cao tính chịu
nhiệt của xi măng poóclăng.
- Thiết lập được quy luật biến đổi một số tính chất cơ lý, hóa lý và vi cấu trúc của

chất kết dính theo loại, hàm lượng phụ gia khoáng mịn và nhiệt độ.
- Thiết lập được quy luật ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu tro xỉ nhiệt điện và tỷ
lệ nước/chất kết dính đến một số tính chất của bê tơng chịu nhiệt theo nhiệt độ.
Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu của luận án đã khẳng định được khả
năng chế tạo bê tơng chịu nhiệt có nhiệt độ làm việc đến khoảng 8000C sử dụng cốt


liệu tro xỉ nhiệt điện, xi măng poóclăng cùng các phụ gia khống mịn tro bay, bột
ngói và silica fume tại Việt Nam, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của một số cơng trình
xây dựng, góp phần xử lý các phế liệu, phế thải tồn đọng.
7. Những đóng góp mới của luận án
- Luận án đã lựa chọn thành công cấp phối bê tông chịu nhiệt hợp lý sử dụng cốt liệu
tro xỉ nhiệt điện, chất kết dính hỗn hợp từ xi măng pc lăng và các loại phụ gia
khống mịn tro bay, bột ngói, silica fume có nhiệt độ làm việc đến khoảng 800oC.
- Thiết lập quy luật ảnh hưởng của loại và hàm lượng các phụ gia khoáng mịn (tro
bay, tro bay – bột ngói, tro bay – silica fume) đến thành phần, tính chất của chất kết
dính chịu nhiệt theo nhiệt độ. Đánh giá được hiệu quả của phụ gia khống mịn hỗn
hợp, vai trị của từng loại phụ gia khoáng mịn ở mỗi khoảng nhiệt độ. Sự xuất hiện
của các khoáng mới ở khoảng nhiệt độ 800÷1000 oC chứng minh tác dụng của các
phụ gia khống mịn và khẳng định cơ chế tạo khoáng chịu nhiệt dưới tác dụng của
nhiệt độ cao với sự có mặt của các oxyt hoạt tính.
- Thiết lập quy luật ảnh hưởng của thành phần hạt cốt liệu tro xỉ nhiệt điện, tỷ lệ
nước/chất kết dính đến một số tính chất của bê tông chịu nhiệt theo nhiệt độ.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CHỊU NHIỆT
1.1. Giới thiệu bê tơng chịu nhiệt
1.1.1. Khái niệm
Các cơng trình xây dựng là tổ hợp thiết bị nhiệt (như bệ đỡ, kết cấu bao che
lị, ống khói, kênh dẫn, ...) phải làm việc trong các điều kiện nhiệt độ phức tạp. Điều

đó làm thay đổi các tính chất cơ lý của các vật liệu sử dụng trong cơng trình. Để
nâng cao tuổi thọ cho cơng trình và thực hiện cơng nghiệp hóa việc xây dựng các tổ
hợp thiết bị nhiệt, trong nhiều năm qua bê tông chịu lửa (BTCL), bê tông chịu nhiệt
(BTCN) và bê tông cốt thép chịu nhiệt (BTCT-CN) dưới dạng các blốc kích thước
lớn, panen, các cấu kiện lắp ghép hay đổ toàn khối đã được sử dụng [119]. BTCN là
loại vật liệu đá nhân tạo không nung, được hình thành do quá trình rắn chắc hỗn
hợp chất kết dính chịu nhiệt với cốt liệu chịu nhiệt, nước và phụ gia (nếu có), có khả
năng làm việc ở nhiệt độ từ 200oC đến không quá 1800oC [116].
BTCN là loại vật liệu kỹ thuật đặc biệt, về tính chất lý – hóa thì mang đặc
tính của vật liệu chịu lửa (VLCL), về phương pháp chế tạo thì mang đặc tính chế
tạo của vật liệu bê tơng nên nó thể hiện được ưu điểm của cả hai loại vật liệu. Kinh
nghiệm xây dựng và sử dụng các tổ hợp thiết bị nhiệt được xây dựng từ BTCN đã
chỉ ra những tính năng ưu việt của loại bê tơng này [118], [119]. Khi sử dụng BTCN
không cần thiết phải nung (là điểm khác biệt so với VLCL), giảm quá trình lao động
nặng nhọc so với khi xây dựng từ các viên sản phẩm kích thước nhỏ đơn chiếc, có
thể thi cơng tồn khối hoặc lắp ghép, cho khả năng cơng nghiệp hóa và cơ khí hóa
các q trình cơng nghệ xây dựng, đẩy nhanh tiến độ thi công, giảm giá thành xây
dựng, rút ngắn thời gian sửa chữa, cho khả năng chế tạo các kết cấu có hình dạng
bất kỳ của tổ hợp thiết bị nhiệt, tăng độ bền vững của cơng trình khi làm việc, cho
khả năng sử dụng các nguyên liệu địa phương, phế thải công nghiệp và tiết kiệm
được các loại VLCL dị hình, đắt tiền. Tuy nhiên, BTCN có những nhược điểm so
với gạch chịu lửa như độ co ngót lớn, tính tốn cấp phối phức tạp, chưa có tiêu
chuẩn thiết kế và ban hành dẫn đến việc ứng dụng vào thực tế ở Việt Nam còn khó
khăn.


1.1.2. Phân loại
BTCN được phân loại theo các dấu hiệu sau [116]:
a. Theo mục đích sử dụng
- BTCN kết cấu: yêu cầu chất lượng xác định bằng các chỉ tiêu cơ lý.

- BTCN kết cấu và cách nhiệt: yêu cầu chất lượng xác định bằng các chỉ tiêu cơ lý
đồng thời cần hệ số dẫn nhiệt nhỏ.
- BTCN cách nhiệt hay cịn gọi là BTCN nhẹ: mục đích chủ yếu cách nhiệt nên yêu
cầu chất lượng xác định bằng hệ số dẫn nhiệt nhỏ.
b. Theo cấu trúc
- BTCN cấu trúc đặc: phần không gian giữa các hạt cốt liệu được lấp đầy bằng cốt
liệu mịn và chất kết dính.
- BTCN cấu trúc bán đặc chắc: phần không gian giữa các hạt cốt liệu khơng được lấp
đầy hồn tồn bằng các cốt liệu mịn và chất kết dính, phụ gia điều chỉnh độ rỗng
với khối lượng không quá 6%.
- BTCN cấu trúc rỗng: phần không gian giữa các hạt cốt liệu để hở, bê tông được tạo
nên bằng cách kết khối các hạt cốt liệu bằng hồ chất kết dính.
c. Theo loại chất kết dính
Gồm các loại xi măng pclăng (bao gồm cả xi măng pclăng đơng kết
nhanh và xi măng poóclăng xỉ), xi măng alumin (alumin và cao alumin), chất kết
dính silicat (thủy tinh lỏng có chất đóng rắn, silicat dạng rắn với chất đóng rắn).
d. Theo các loại phụ gia khống mịn
BTCN có các loại phụ gia như sa mốt, cordierit, tro và xỉ, keramzit, manhezi,
periclazo, alumocromit, cacborun, aluminosilicat, tro bay, …
e. Theo loại cốt liệu
BTCN có các loại cốt liệu được phân loại như sa mốt, corun mulit, corun,
manhezi, cacbonrun, cordierit, cordierit – mulit, mulit – cordierit, xỉ, tro và xỉ, đá


bazan, diaba, andezit, diorit, keramzit, peclit, vermiculit, phế liệu bê tông,
aluminosilicat, …
f. Theo nhiệt độ
Các loại BTCN được thiết lập tương ứng với nhiệt độ sử dụng tối đa cho
phép thể hiện trong Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Loại bê tông theo nhiệt độ sử dụng tối đa cho phép [116]

Loại BTCN

Nhiệt độ sử dụng tối
đa cho phép, oC

Loại BTCN

Nhiệt độ sử dụng tối
đa cho phép, oC

I2

200

-

-

I3

300

I11

1100

I4

400

I12

1200

I5

500

I13

1300

I6

600

I14

1400

I7

700

I15

1500

I8

800

I16

1600

I9

900

I17

1700

I10

1000

I18

1800

trong đó: BTCN I13÷I18 được thiết lập dành cho các sản phẩm, kết cấu không chịu lực.

1.1.3. Tính chất của bê tơng chịu nhiệt
BTCN là loại bê tơng mang các tính chất của bê tơng và VLCL. Để có thể
nghiên cứu và chế tạo vật liệu này, cần khảo sát những tính chất chun dụng của
nó.
1.1.3.1. Khối lượng thể tích
Khi làm việc ở nhiệt độ cao, khối lượng thể tích của bê tơng sẽ giảm do sự

mất ẩm, sự phân hủy của các khoáng hydro silicat canxi (C-S-H), hydroxyt canxi
(CH), hydro aluminat canxi, etringit và CaCO3. Tồn bộ cấu trúc của mẫu bê tơng sẽ
bị phá hủy khi khối lượng của bê tông không ngừng giảm khi tăng nhiệt độ [55],
[73]. Tuy nhiên đến một mức nhiệt độ nào đó thì sự suy giảm khối lượng thể tích
của bê tơng


làm việc ở nhiệt độ cao lại giảm, thậm chí giá trị khối lượng thể tích lại tăng lên,
nguyên nhân do sản phẩm mới tạo ra của phản ứng giữa phụ gia khống và CH của
đá xi măng pclăng [47], [58], [60], [66].
1.1.3.2. Độ co ngót (giãn nở)
BTCN khi làm việc ở nhiệt độ thấp xảy ra hiện tượng co ngót như bê tơng
thường, nhưng ở nhiệt độ cao xảy ra hiện tượng co nung như ở VLCL. Để giảm sự
co ngót cần hạn chế hàm lượng pha lỏng bằng cách giảm tối thiểu hàm lượng chất
kết dính, sử dụng các phụ gia khống nghiền mịn để hình thành các khống nóng
chảy ở nhiệt độ cao, thiết kế thành phần hạt cốt liệu tạo được bộ khung vững chắc
[6]. Theo GOST 20910:2019 [116], giá trị giới hạn của độ co ngót (giãn nở) khơng
vượt q 1% đối với bê tơng kết cấu đặc có giá trị khối lượng thể tích từ 1500 kg/m3
trở lên và 1,5% đối với bê tông có cấu trúc đặc có giá trị khối lượng thể tích nhỏ
hơn 1500 kg/m3.
1.1.3.3. Độ rỗng, độ hút nước, tính thấm
Cấu trúc và thể tích lỗ rỗng ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của BTCN. Các
yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ rỗng của bê tông sau khi nung là các mức
nhiệt độ và sự hình thành liên kết giữa đá xi măng và cốt liệu. Nhiệt độ tăng, thể
tích lỗ rỗng tăng lên do sự mất nước, đầu tiên là sự bay hơi nước, sau đó là sự mất
nước do phân hủy các khoáng trong đá xi măng, khối lượng đá xi măng giảm dẫn
đến cường độ bê tơng giảm. Độ hút nước, tính thấm liên quan đến sự chuyển động
của khí và chất lỏng qua BTCN, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đường kính, chiều
dài, sự phân bố và liên tục của các lỗ rỗng. Phản ứng xảy ra trong BCTN sử dụng xi
măng pclăng cùng phụ gia khống sẽ giảm hệ thống lỗ rỗng, co ngót và nứt, dẫn

tới độ hút nước, tính thấm giảm ở một mức nhiệt nhất định do có sự kết khối [38].
1.1.3.4. Cường độ
Bê tông thường bị suy giảm cường độ chịu nén ở nhiệt độ cao. Nguyên nhân
của sự suy giảm này là do sự phá hoại cấu trúc gel của bê tông hay của đá xi măng.
Gel đá xi măng bị mất nước, dẫn đến co ngót và giảm sự liên kết của thành phần
chất


kết dính và cốt liệu. Ngồi ra, sự thuỷ hố muộn của CaO tự do có trong đá xi măng
dẫn đến làm tăng thể tích gây phá hoại cấu trúc bê tông. Với loại BTCN I8 (làm
việc ở khoảng 800oC) thì u cầu giá trị cường độ chịu nén cịn lại ở nhiệt độ làm
việc không nhỏ hơn 30% so với cường độ ở tuổi thiết kế nếu bê tông sử dụng xi
măng poóclăng, xi măng alumin và 70% nếu bê tơng sử dụng chất kết dính silicat
[116].
Cường độ chịu uốn và kéo của bê tông thường cũng suy giảm khi nâng nhiệt.
Trong đó, cường độ chịu kéo của bê tơng có giá trị thấp hơn cường độ chịu nén
nhưng lại là tính chất quan trọng bởi vì những vết nứt trong bê tông thường do tải
trọng kéo và sự phá hủy cấu trúc do ứng suất phát sinh bởi sự phát triển của những
vết nứt tế
vi. Cường độ chịu kéo của bê tơng có thể đóng vai trị quan trọng trong những
trường hợp xảy ra sự nứt vỡ trong các cấu kiện bê tông tông ở nhiệt độ cao [81].
Cường độ chịu kéo của bê tông phụ thuộc nhiều vào cường độ chịu nén.
Trong BTCN sử dụng xi măng pclăng và phụ gia khống, sự suy giảm
cường độ bê tông diễn ra cho đến khi phản ứng xảy ra giữa các thành phần hạt mịn
trong bê tông, lúc này cường độ bê tơng sẽ có xu hướng giảm chậm lại, thậm chí
tăng lên [66]. Cường độ chịu nén của BTCN phụ thuộc vào tỷ lệ nước/xi măng
(N/X), vùng liên kết giữa cốt liệu và đá xi măng, điều kiện đúc mẫu, các loại cốt
liệu và kích thước, các loại phụ gia khoáng và tải trọng tác dụng [98], [118], [119].
1.1.3.5. Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng, mô đun đàn hồi
Ở nhiệt độ cao, sự phân hủy các sản phẩm thủy hóa của đá xi măng, sự đứt

gẫy các liên kết trong vi cấu trúc của đá xi măng, sự mất ẩm làm mô đun đàn hồi
của bê tông giảm [73]. Các loại cốt liệu ảnh hưởng nhiều đến mô đun đàn hồi của bê
tông ở nhiệt độ cao, các loại xi măng, tỷ lệ N/X, cường độ bê tơng ít ảnh hưởng đến
mối quan hệ giữa nhiệt độ và mô đun đàn hồi của bê tông [98].
Sự thay đổi của mô đun đàn hồi cùng với nhiệt độ sẽ xác định mối liên quan
giữa ứng suất và biến dạng. Nhiệt độ tăng lên làm biến dạng của bê tơng giảm, đến
khoảng 500oC bê tơng thường hồn tồn mất tính dẻo [54]. Cường độ của bê tơng
và tỷ lệ N/X hầu như khơng ảnh hưởng đến hình dáng của đường cong ứng suất –
biến


dạng nhưng các loại cốt liệu, tỷ lệ cốt liệu/xi măng, tải trọng duy trì trong q trình
đốt nóng ảnh hưởng đến độ dốc của đường cong ứng suất – biến dạng [98].
1.1.3.6. Độ chịu lửa
Độ chịu lửa là khả năng của bê tông chống lại tác dụng lâu dài mà khơng bị
nóng chảy, nó xác nhận sự hình thành của các pha nóng chảy trong cấu trúc của bê
tơng khi ở nhiệt độ cao. Nguyên liệu sử dụng như loại chất kết dính (CKD), cốt liệu,
thành phần hạt cốt liệu, thành phần khống hóa của chất kết dính, tỷ lệ nước/chất
kết dính (N/CKD), tỷ lệ pha lỏng/pha rắn, điều kiện thí nghiệm, hình dạng – kích
thước mẫu thử, phương pháp thí nghiệm ảnh hưởng nhiều đến độ chịu lửa [6].
1.1.3.7. Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng (cường độ xây dựng ở nhiệt độ cao)
Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng của BTCN là khả năng chống lại đồng thời
tác dụng của nhiệt độ cao dưới tác dụng của lực cơ học, đảm bảo cho cấu kiện ổn
định về thể tích cũng như giữ được các yêu cầu về cơ học để chúng có khả năng làm
việc trong kết cấu cơng trình. Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng phụ thuộc vào các
yếu tố như thành phần khống hóa của nguyên liệu, thành phần hạt của cốt liệu, cấu
trúc vật liệu, phương pháp thí nghiệm, điều kiện thí nghiệm, mơi trường thí nghiệm
như tốc độ nâng nhiệt, mơi trường khí trong lị [4], [6]. Đối với BTCN loại I8, chỉ
tiêu này khơng được xác định, loại I15÷I18 thì nhiệt độ biến dạng 4% được xác
định [116].

1.1.3.8. Độ ổn định thể tích ở nhiệt độ cao
Phần lớn các sản phẩm bê tơng ở nhiệt độ cao thì xảy ra hiện tượng co phụ.
Để giảm sự co ngót, cần hạn chế hàm lượng pha lỏng bằng cách giảm tối thiểu hàm
lượng chất kết dính do một số thành phần khống thuỷ hố của xi măng nóng chảy
ở nhiệt độ cao, nâng cao độ chịu nhiệt của chất kết dính bằng cách sử dụng các phụ
gia khống mịn để hình thành các khống nóng chảy ở nhiệt độ cao, tính tốn thành
phần hỗn hợp cốt liệu hợp lý tạo được bộ khung cốt liệu vững chắc [6].
1.1.3.9. Độ bền nhiệt


Bê tơng làm việc ở nhiệt độ cao cần có khả năng bền nhiệt, tức là khả năng
của bê tông chống lại sự dao động nhiệt độ khi đốt nóng và làm nguội mà không bị
phá hoại. Độ bền nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố như: bản chất của vật liệu, điều
kiện đốt nóng và làm nguội, thành phần hạt, hình dáng và kích thước của sản phẩm
[4], [6]. Theo GOST 20910:2019 [116], đối với bê tông dùng để sản xuất các sản
phẩm, kết cấu và cơng trình có yêu cầu về khả năng chịu nhiệt, các cấp bền nhiệt
được thiết lập gồm T5, T10, T15, T20, T30, T40 (chu kỳ nhiệt – nước) và T10, T15,
T20, T25 (chu kỳ nhiệt – khơng khí).
1.1.3.10. Độ bền xỉ
Các vật thể lỏng như xỉ nóng chảy ở lị luyện kim, tro xỉ nhiệt điện lỏng ở
ghi đốt hay lị khí hóa..., vật thể rắn như nhiêu liệu rắn, bụi quặng, bụi phối liệu…có
thể tương tác với bề mặt bê tơng, gây hiện tượng xâm thực và ăn mòn. Xỉ ăn mòn
và xâm thực bê tông phụ thuộc các yếu tố như: nhiệt độ tác dụng của mơi trường,
thành phần khống hóa của xỉ và bê tông, độ nhớt của môi trường lỏng, cấu trúc của
bê tơng, thành phần mơi trường khí [6].
1.1.3.11. Độ dãn nở nhiệt
Bê tông làm việc ở nhiệt độ cao sẽ xuất hiện hiện tượng dãn nở có tính thuận
nghịch. Sự dãn nở này có thể làm thay đổi cấu trúc và gây ra các ứng suất và biến
dạng, là nguyên nhân hình thành vết nứt và phá hoại bê tông. Tuy nhiên, biến dạng
nhiệt của bê tông có thể một phần khơng thuận nghịch. Sau khi làm nguội, bê tơng

có thể dãn nở (khi bê tơng đốt nóng ở nhiệt độ nhỏ hơn 400oC) hoặc co ngót (khi bê
tơng đốt nóng ở nhiệt độ nhỏ lớn hơn 400 oC) [98]. Sự dãn nở nhiệt phụ thuộc vào tỷ
lệ, hàm lượng chất kết dính và cốt liệu trong bê tơng, bản chất khống hóa của chất
kết dính và cốt liệu, cấu trúc và mật độ của bê tông.
1.1.4. Vật liệu chế tạo
Để chế tạo BTCN người ta thường sử dụng chất kết dính chịu nhiệt, cốt liệu
chịu nhiệt, nước và phụ gia (nếu có). Chất kết dính chịu nhiệt (CKDCN) bao gồm
loại chất kết dính rắn trong mơi trường nước như xi măng alumin, cao alumin, bari


alumin; chất kết dính rắn trong mơi trường khơng khí như thủy tinh lỏng, phosphat
và magie. Một số loại xi măng poóclăng (PC) có thể sử dụng làm chất kết dính cho
BTCN như xi măng pclăng xỉ, xi măng pclăng puzolan [38]. Xi măng PC cũng
được đưa vào nghiên cứu chế tạo BTCN, tuy nhiên cần sử dụng những phụ gia
khoáng mịn (PGKM) để hạn chế thành phần CaO tự do trong đá xi măng.
Những PGKM sử dụng phù hợp cho BTCN đã được nghiên cứu như sa mốt,
đất sét chịu lửa mất nước, quặng cromit, manhezi thiêu kết, forsterit, caoalumin.
Những PGKM này có thể chế tạo BTCN có nhiệt độ làm việc lớn hơn 1000 oC [38],
[66], [86]. Xu hướng hiện nay là nghiên cứu sử dụng các phế liệu, phế thải công
nghiệp làm PGKM cho BTCN. Theo các nghiên cứu, tro bay (TB) có khả năng cải
thiện khả năng chịu nhiệt của bê tông sử dụng xi măng PC tốt nhất ở khoảng nhiệt
độ 300÷650oC và có thể lên đến 800 oC [37], [45], [52], [93], [110]. Tro núi lửa,
meta caolanh có thể thay thế xi măng chế tạo bê tông làm việc ở nhiệt độ nhỏ hơn
800oC [68], [83]. Các nghiên cứu chỉ ra xỉ lò cao có khả năng cải thiện tính chất cơ
lý của xi măng PC trên 400oC và khi hàm lượng thay thế lên đến 80% thì nhiệt độ
làm việc có thể lên đến 1050oC [80], [106]. Sử dụng silica fume (SF) làm phụ gia
khoáng nâng cao khả năng chịu nhiệt cho xi măng PC cũng như BTCN được nghiên
cứu trong các năm gần đây. Phụ gia này cho các tính chất của xi măng PC, BTCN
tốt nhất ở khoảng 600÷800oC [60], [103]. Nguồn phế liệu gạch ngói vỡ đất sét nung
tại các nhà máy gạch có thể làm PGKM [88]. Các loại PGKM sẽ phát huy vai trò ở

các cấp nhiệt độ. Sử dụng hệ PGKM hỗn hợp sẽ nâng cao khả năng chịu nhiệt cho
CKDCN cũng như BTCN. Các hệ PGKM như meta caolanh – SF, đá bọt – SF, đá
bọt – TB, TB – SF, xỉ lò cao – bột gạch – SF có thể cho xi măng PC, vữa cũng như
BTCN có thể làm việc tốt ở khoảng 200÷800oC là nghiên cứu của một số tác giả M.
Heikal, B. Demirel, M.S. Morsy và S. Aydin [37], [44], [58], [60], [82].
Các cốt liệu sử dụng cho BTCN như sa mốt, cốt liệu caoalumin, corun,
manhezi thiêu kết, dolomit thiêu kết, quặng cromit, cacbua silic, forsterit, cordierit,
cordierit – mulit, periclazo, cốt liệu nhẹ [38], [116]. Các nghiên cứu chỉ ra, các cốt
liệu như sa mốt, cốt liệu cao alumin, mulit, cordierit – mulit có thể chế tạo BTCN có