不定形耐火材料产生的热应力有根据动弹性模数和膨胀计算所得的动热应力和根据静态测定所得的经热应力，两者的结果有很大的差别。我们推测所产生的热应力会因塑性变形和弹性变形而得以缓和。但是，从以前的研究结果来看，对有关热应力和产生和缓解的机理尚未完全弄清。这是因为不定形耐火材料是一种由骨料、细粉和添加剂等构成的不均质材料，且不定形耐火材料的热机械性能的变化行为比组织均质的金属材料更复杂的缘故。

可以推测，不定形耐火材料的热机械性能受施工后所进行的内部组织的影响。例如，浇注施工后进行充分振动的施工体，其组织变得致密，能提高弹性模数。

不定形耐火材料的内部组织会因混合剂的作用而容易产生变化。特别是，添加少量的具有加气性能的混合剂后，会对不定形耐火材料的流动性和施工后的理化性能产生影响。

本研究的目的是研究不定形耐火材料的内部组织对热机械性能的影响。因此，为使气孔分布能定量变化，使用了具有加气性能的混合剂。

动弹性模数和内部摩擦

采用谐振法对弹性模数和内部摩擦进行了测定。谐振法就是对试样实施数千赫兹的机械振动，并按照试样发生固有振动时的共振频率、试样的尺寸和密度对弹性模数进行测定的方法。弹性模数的计算可采用混凝土标准JIS A1127所采用的公式进行。在测定动弹性模数的同时，可以测定内部摩擦，并通过扩大谐振的最大宽度来显示。

静热应力

静热应力就是根据试验材料的位移（膨胀量）来测定热应力的。

试样的位移是采用CCD摄像机设置在试样上部和下部的2个夹具的距离进行测定。在热应力测定过程中，当试样的长度因热膨胀而增加时，采用十字头自动位移控制装置来控制压力杆，可将试样压缩到初期的长度。这种方式作为温度函数只能测定试样的热应力，与压力杆的膨胀等无关。

热膨胀率

采用高温热态膨胀率测定装置测定了热膨胀率。

气孔率

根据JIS R 2205的标准，测定了气孔率。

试料的配制

试验用试样的化学组成示于表1。

表1  试样的性能

各种低水泥浇注料在进行1min的粉体混合后，添加表1所示的水量混炼5min，然后浇注在40mm×40mm×160mm的模框内。另外，测定热应力用的试样浇注在40mm×40mm×100mm的模框内。在20℃的气温下养护24h，然后在110℃下干燥24h，以此作为试验材料。

另外，此次使用的混合剂为AE剂和起泡剂，它们分别以阴离子系表面活性剂和动物性蛋白为主要成分。使用的两种混合剂都为液体状。

热态动弹性模数的测定结果。测定范围从室温到1400℃。弹性模数的变化因温度区域的不同而不同。首先，在400℃附近，弹性模数变小，到700℃时几乎呈一定的值。到1000℃时，在温度急剧升高之后，到1400℃时开始减小。两种混合剂都出现相同的变化趋势，说明这与混合剂的种类和添加量无关。但添加AE剂后，弹性模数的减小值比添加起泡剂的小。另外，从室温到1400℃的形状都基本相似。

根据计算结果认为，300℃~400℃时弹性模数的减少是由于浇注料脱水不完全导致测定值的下降和受脱水产生收缩等的影响。另外，关于到1000℃时弹性模数的升高，虽然这主要是由于骨料和基质部的膨胀差别而引起的，但与基质部微粉的烧结性也有关系。

弹性模数的大小与AE剂和起泡剂无关，其顺序依次为无添加＞0.1%＞0.2%＞0.5%。但是，中间温度区域（700℃~1000℃）中弹性模数的上升量不一样。当混合剂的添加量增加时，如果时添加AE剂，则弹性模数的上升量为23.1GPa＞12.6GPa＞11.7GPa＞8.0GPa；如果时添加起泡剂，则为23.1MPa＞16.4MPa＞12.5MPa＞7.7MPa。由于添加量的增加与细孔量的增加相同，因此两者都减小了。换言之，这种差别意味着在这个温度区域中即使温度变化相同，变形量也不一样。