不定形耐火材料產(chǎn)生的熱應力有根據(jù)動彈性模數(shù)和膨脹計算所得的動熱應力和根據(jù)靜態(tài)測定所得的經(jīng)熱應力，兩者的結果有很大的差別。我們推測所產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(shù)。
不定形耐火材料的內(nèi)部組織會因混合劑的作用而容易產(chǎn)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(chǎn)生影響。
本研究的目的是研究不定形耐火材料的內(nèi)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(shù)和內(nèi)部摩擦
采用諧振法對彈性模數(shù)和內(nèi)部摩擦進行了測定。諧振法就是對試樣實施數(shù)千赫茲的機械振動，并按照試樣發(fā)生固有振動時的共振頻率、試樣的尺寸和密度對彈性模數(shù)進行測定的方法。彈性模數(shù)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(shù)的同時，可以測定內(nèi)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(jù)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(shù)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(tài)膨脹率測定裝置測定了熱膨脹率。
氣孔率
根據(jù)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�？騼�(nèi)。另外，測定熱應力用的試樣澆注在40mm×40mm×100mm的�？騼�(nèi)。在20℃的氣溫下養(yǎng)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(tài)動彈性模數(shù)的測定結果。測定范圍從室溫到1400℃。彈性模數(shù)的變化因溫度區(qū)域的不同而不同。首先，在400℃附近，彈性模數(shù)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(xiàn)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(shù)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(jù)計算結果認為，300℃~400℃時彈性模數(shù)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(chǎn)生收縮等的影響。另外，關于到1000℃時彈性模數(shù)的升高，雖然這主要是由于骨料和基質(zhì)部的膨脹差別而引起的，但與基質(zhì)部微粉的燒結性也有關系。
彈性模數(shù)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(qū)域（700℃~1000℃）中彈性模數(shù)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(shù)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(qū)域中即使溫度變化相同，變形量也不一樣。
