不定形耐火材料產生的熱應力有根據動彈性模數和膨脹計算所得的動熱應力和根據靜態測定所得的經熱應力，兩者的結果有很大的差別。我們推測所產生的熱應力會因塑性變形和彈性變形而得以緩和。但是，從以前的研究結果來看，對有關熱應力和產生和緩解的機理尚未完全弄清。這是因為不定形耐火材料是一種由骨料、細粉和添加劑等構成的不均質材料，且不定形耐火材料的熱機械性能的變化行為比組織均質的金屬材料更復雜的緣故。
可以推測，不定形耐火材料的熱機械性能受施工后所進行的內部組織的影響。例如，澆注施工后進行充分振動的施工體，其組織變得致密，能提高彈性模數。
不定形耐火材料的內部組織會因混合劑的作用而容易產生變化。特別是，添加少量的具有加氣性能的混合劑后，會對不定形耐火材料的流動性和施工后的理化性能產生影響。
本研究的目的是研究不定形耐火材料的內部組織對熱機械性能的影響。因此，為使氣孔分布能定量變化，使用了具有加氣性能的混合劑。
動彈性模數和內部摩擦
采用諧振法對彈性模數和內部摩擦進行了測定。諧振法就是對試樣實施數千赫茲的機械振動，并按照試樣發生固有振動時的共振頻率、試樣的尺寸和密度對彈性模數進行測定的方法。彈性模數的計算可采用混凝土標準JIS A1127所采用的公式進行。在測定動彈性模數的同時，可以測定內部摩擦，并通過擴大諧振的最大寬度來顯示。
靜熱應力
靜熱應力就是根據試驗材料的位移（膨脹量）來測定熱應力的。
試樣的位移是采用CCD攝像機設置在試樣上部和下部的2個夾具的距離進行測定。在熱應力測定過程中，當試樣的長度因熱膨脹而增加時，采用十字頭自動位移控制裝置來控制壓力桿，可將試樣壓縮到初期的長度。這種方式作為溫度函數只能測定試樣的熱應力，與壓力桿的膨脹等無關。
熱膨脹率
采用高溫熱態膨脹率測定裝置測定了熱膨脹率。
氣孔率
根據JIS R 2205的標準，測定了氣孔率。
試料的配制
試驗用試樣的化學組成示于表1。
表1 試樣的性能
各種低水泥澆注料在進行1min的粉體混合后，添加表1所示的水量混煉5min，然后澆注在40mm×40mm×160mm的模框內。另外，測定熱應力用的試樣澆注在40mm×40mm×100mm的模框內。在20℃的氣溫下養護24h，然后在110℃下干燥24h，以此作為試驗材料。
另外，此次使用的混合劑為AE劑和起泡劑，它們分別以陰離子系表面活性劑和動物性蛋白為主要成分。使用的兩種混合劑都為液體狀。
熱態動彈性模數的測定結果。測定范圍從室溫到1400℃。彈性模數的變化因溫度區域的不同而不同。首先，在400℃附近，彈性模數變小，到700℃時幾乎呈一定的值。到1000℃時，在溫度急劇升高之后，到1400℃時開始減小。兩種混合劑都出現相同的變化趨勢，說明這與混合劑的種類和添加量無關。但添加AE劑后，彈性模數的減小值比添加起泡劑的小。另外，從室溫到1400℃的形狀都基本相似。
根據計算結果認為，300℃~400℃時彈性模數的減少是由于澆注料脫水不完全導致測定值的下降和受脫水產生收縮等的影響。另外，關于到1000℃時彈性模數的升高，雖然這主要是由于骨料和基質部的膨脹差別而引起的，但與基質部微粉的燒結性也有關系。
彈性模數的大小與AE劑和起泡劑無關，其順序依次為無添加＞0.1%＞0.2%＞0.5%。但是，中間溫度區域（700℃~1000℃）中彈性模數的上升量不一樣。當混合劑的添加量增加時，如果時添加AE劑，則彈性模數的上升量為23.1GPa＞12.6GPa＞11.7GPa＞8.0GPa；如果時添加起泡劑，則為23.1MPa＞16.4MPa＞12.5MPa＞7.7MPa。由于添加量的增加與細孔量的增加相同，因此兩者都減小了。換言之，這種差別意味著在這個溫度區域中即使溫度變化相同，變形量也不一樣。
