"改善された圧縮強度および水耐久性を有する軽量セメント系混合物を提供する方法であり、水、反応性粉末、骨材、クエン酸のアルカリ金属塩、アルカリ金属ケイ酸塩、発泡剤、および任意で泡安定剤を混合することを含み、水対反応性粉末の重量比が約0.22~0.287:1.0であり、前記反応性粉末が75~100重量のフライアッシュを含み、水硬性セメントを含まない方法。前記反応性粉末、骨材、クエン酸のアルカリ金属塩およびアルカリ金属ケイ酸塩の添加前に、ポリビニルアルコール泡安定剤溶液を発泡剤および水へ添加して泡をexsituで作製する、請求項1に記載の方法。前記反応性粉末が88.5~100重量のクラスCフライアッシュを含む、請求項1に記載の方法。前記混合物が約30~65pcfの間の密度を有し、安定したミクロンサイズの泡を持ち、約1000psi~1400psiの間の14日後に測定された圧縮強度である、請求項1に記載の方法。前記クエン酸のアルカリ金属塩が、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウムおよびその混合物からなる群の少なくとも1つのメンバーであり、フライアッシュ反応性粉末の重量に基づいて1.5~6.0重量の量である、請求項1に記載の方法。空気連行剤、二次的な無機凝結促進剤およびその混合物からなる群の少なくとも1つのメンバーを混合物へ混合することをさらに含む、請求項1に記載の方法。前記フライアッシュがクラスCフライアッシュであり、緩結剤が混合物へ添加されず、混合物の凝結が混合物の形成後に約4~6分で達成される、請求項1に記載の方法。75~100重量のフライアッシュを含むセメント系反応性粉末;骨材;クエン酸のアルカリ金属塩;アルカリ金属ケイ酸塩;発泡剤;ポリビニルアルコール泡安定剤、および水、の混合物を含み、前記混合物中の水対セメント系反応性粉末固形物の比率が、約0.22~0.287:1であり、溶液中の水に対するポリビニルアルコールの濃度が約2~5であり;前記フライアッシュが、クラスCフライアッシュ、タイプIIIポルトランドセメントを有するクラスFフライアッシュ;ならびにクラスCフライアッシュおよび任意のタイプIIIポルトランドセメントを有するクラスFフライアッシュの混合物を含み;結合剤の密度が約30~65pcfであり、安定したミクロンサイズ泡を持ち、前記結合剤が約1000psi~1400psiの間の14日後に測定された圧縮強度を有する、セメントボードのための軽量セメント系結合剤を調製するための組成物。前記反応性粉末が、88.5~100重量のクラスCフライアッシュ、任意でシリカフュームを含むが、水硬性セメントまたは緩結剤を含まない、請求項8に記載の組成物。前記混合物が、セメント系粉末の重量に基づいて、クエン酸ナトリウム、クエン酸カリウムおよびその混合物からなる群から選択される少なくとも1つのクエン酸のアルカリ金属塩を約1.5~6.0重量、ならびにケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムおよびその混合物からなる群から選択される少なくとも1つのアルカリ金属ケイ酸塩粉末を0.25~1.0重量含み、前記骨材がセメント系結合剤混合物組成物内に分布する硫酸カルシウム半水化物を含む、請求項8に記載の組成物。ポルトランドセメント、アルミナセメントおよびフライアッシュベースの結合剤混合物の重量を減少させる方法を見出す必要性があり、そうすれば、これらの配合を使用して、バッカーボードおよび他の壁または天井用途等の用途のための改良された強度を備えた軽量セメント系コンクリート製品を製造することができる。本方法は、減少した重量および減少した価格でありながら促進された圧縮強度を備えた配合を開発した。本発明は、急結性発泡フライアッシュベースのセメント系結合剤組成物を作製する方法を提供する。本発明は、減少した重量ならびに促進された早期および最終の圧縮強度を備えた軽量セメント系組成物も提供する。セメント系組成物は、クエン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、起泡剤、起泡安定剤、ならびに好ましくはクラスCフライアッシュの形態またはクラスCおよびクラスFフライアッシュのブレンドでフライアッシュを含む反応性粉末を含む発泡結合剤溶液から形成される。本発明は、急結性、改善された圧縮強度および水耐久性を有する軽量セメント系混合物を提供する方法であり、水、反応性粉末、凝結促進量のクエン酸のアルカリ金属塩、および反応性粉末軽量骨材を周囲温度以上で混合することを含み、水対反応性粉末固形物の比率が約0.17~0.27:1.0およびより好ましくは約0.20~0.25:1.0であり、反応性粉末が100重量のフライアッシュから本質的になり、水硬性セメントおよび石膏水和した硫酸カルシウムを含まない方法を含む。このセメント系反応性粉末は少なくともフライアッシュを含み、ポルトランドセメントタイプIOPCおよび/またはタイプIIIポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメントCAC一般的にはアルミナセメントまたは高アルミナセメントとも称されるならびに非フライアッシュ鉱物添加物も含み得る。セメント系組成物のセメント系反応性粉末ブレンドの最大40重量は、セメント特性を実質的にほとんど保持しないかまたは保持しない非フライアッシュ鉱物添加物であり得る。タイプCフライアッシュは一般的に石灰を含む。したがって、セメント系組成物の反応性粉末ブレンドは、典型的には外部から添加された石灰がない。典型的には、スラリーは室温約75°Fから約100~115°F24°Cから約38~46°Cの初期温度を有する。ギルモア針によって測定されるようなセメント系組成物の最終凝結時間すなわちセメント系ボードがその後に取り扱うことができる時間は、好適な量の水と混合した後に多くとも20分、好ましくは10~13分以下、より好ましくは約4~6分であるべきである。より短い凝結時間およびより高い早期圧縮強度は、生産高を増加させ、製品製造価格を低下させることを支援する。本発明の非常に急結性セメント系組成物は、急速硬化および早期強度の達成が所望される多様な用途のために使用することができる。スラリーが高温で形成される場合に、セメント系組成物の凝結を加速するためにクエン酸のアルカリ金属塩クエン酸カリウムおよび/またはクエン酸ナトリウム等を使用することは、セメント系製品セメントボード等の生産率の増加を可能にする。スラリー中のアルカリ金属クエン酸塩の用量は、本発明のセメント系反応性成分に基づいて約1.5~6重量、好ましくは約1.5~4.0重量、より好ましくは約2~3.5重量、および最も好ましくは約重量3.5範囲中である。クエン酸ナトリウムが好ましいが、クエン酸カリウムまたはクエン酸ナトリウムとクエン酸カリウムのブレンドを使用することができる。上記のように、これらの重量パーセントは100重量部の反応性成分セメント系反応性粉末に基づく。したがって例えば、100ポンドのセメント系反応性粉末について、合計約1.5~4.0ポンドのクエン酸ナトリウムが存在し得る。本発明の典型的なセメント系反応性粉末は、75~100重量のフライアッシュおよび0重量の水硬性セメントまたは石膏を含む。典型的には、フライアッシュの少なくとも2分の1はタイプCフライアッシュである。他の典型的なセメント系反応性粉末は、反応性粉末の重量に基づいて75~100重量のフライアッシュ、0~25重量のタイプIIIポルトランドセメントを含み、フライアッシュはクラスFフライアッシュを含む。アルカリ金属クエン酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩およびフライアッシュの間には相乗的な相互作用がある。アルカリ金属ケイ酸塩例えばケイ酸ナトリウムの添加は、アルミン酸カルシウムセメント、トリエタノールアミンまたは腐食性アルカリ金属水酸化物水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウム等のような促進剤を使用する同等の組成物と比較して、高量のフライアッシュを含む組成物の早期および長期の圧縮強度の増加を達成する利益を有する。加えて、アルカリ金属クエン酸塩およびアルカリ金属ケイ酸塩の添加は、コンクリート混合物の時期尚早の硬化を引き起こし得る硫酸アルミニウム等の他の促進剤とは異なって混合物の流動性を改善する。他の添加物例えば不活性骨材も存在することができ、それはセメント系反応性粉末と判断されないが、全体的なセメント系組成物の一部である。他のかかる添加物は、1つまたは複数の砂、骨材および軽量フィラー、減水剤超可塑剤、凝結加速剤、凝結遅延剤、空気連行剤、起泡剤、収縮制御剤、スラリー粘度修飾剤増粘剤、着色剤および内部養生剤を含み、本発明のセメント系組成物のプロセス能力および用途に依存して所望に応じて含まれ得る。本発明の軽量セメント系組成物を使用して、プレキャストコンクリート建築製品建築物中の湿潤および乾燥したロケーションで使用される優れた湿気耐久性を備えたセメント系ボード等を作製できる。プレキャストコンクリート製品セメントボード等は、セメント系混合物が静止形態もしくは移動形態へと、または連続的に移動するベルトにわたって、注がれた後にすぐにボードの取り扱いができるように、セメント系混合物の急結性を提供する条件下で作製される。軽量セメント系組成物は、コンクリートパネル、床張り、上張り、仕上げ、表土に加えて、コンクリート道路のための補修混合物を含む任意のコンクリート製品の用途において使用できる。本発明の軽量組成物により作製されたコンクリート製品は、石膏を含む組成物と比較して水耐久性を必要とする使用法、およびより高いカーボンフットプリントを有する組成物を含むセメントよりも高い圧縮強度を必要とする用途のために特定の長所を有する。すべてのパーセント、比率および割合は、特別の定めのない限り、本明細書において重量である。本発明は、改善された圧縮強度および水耐久性を有する軽量セメント系混合物を提供する方法であり、水、反応性粉末、クエン酸のアルカリ金属塩および軽量骨材を混合することを含み、水対反応性粉末固形物の比率が約0.17~0.35:1.0、典型的には約0.17~0.30:1.0、より好ましくは約0.2~0.23:1.0である方法を含む。反応性粉末は、75~100重量のフライアッシュおよび0~25重量の水硬性セメントおよび/またはまたは石膏を含む。典型的には、本発明は、少なくとも室温~115°F24°C~41°Cの初期スラリー温度でクエン酸カリウムおよび/またはクエン酸ナトリウムおよび水と共にフライアッシュを含むセメント系反応性粉末を混合して、好ましくは10~13分以下、より好ましくは約4~6分以下の急結性をもたらす。本発明は、促進された急速最終凝結性能および促進された早期の圧縮強度を備えたセメント系組成物も提供する。典型的な成分を以下の表A中にリストする。一般的に、水対セメント系反応性粉末の重量比は約0.15~0.3:1.0である。不活性軽量骨材はセメント系反応性粉末の一部ではない。特定の理論により限定されるものではないが、早期圧縮強度の増加は、クラスCフライアッシュ単独またはクラスCおよびクラスFフライアッシュのブレンドを含む75~100重量のフライアッシュ鉱物高含有量を有するセメント系反応性粉末を提供すること;ならびにポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメントまたは石膏が含まれないこと;ならびにセメント系反応性粉末、アルカリ金属クエン酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩および水を混合して室温または20°Cを超える上昇させた温度でスラリーを形成して、そしてフライアッシュ中に存在するアルカリアルミノケイ酸塩水和物および/またはアルミノケイ酸塩の水和物および/またはカルシウムアルミノケイ酸塩化合物の形成が、この反応性粉末ブレンドがアルカリ金属クエン酸塩と水和する結果として起こり得ることによる急結性により達成されるということが理論化される。したがって、セメント系反応性粉末を水和し、フライアッシュ中に存在するアルカリアルミノケイ酸塩水和物および他の水和物を迅速に形成する最小量の水が提供される。クエン酸のアルカリ塩の添加は、セメント系スラリーの実行可能性を非常に促進する。典型的には、スラリーにおける水対反応性粉末ブレンドの重量比は、約0.20~0.35:1、より典型的には約0.20~0.30:1、好ましくは約0.20~0.25:1である。水の量は、セメント系組成物中に存在する個別の材料の必要性に依存する。アルカリアルミノケイ酸塩水和物および/またはアルミノケイ酸塩の他の水和物および/またはカルシウムアルミノケイ酸塩化合物は、水和プロセスにおいて非常に迅速に形成され、したがって本発明のセメント系組成物のセメント系反応性粉末ブレンドにより作製された混合物に急結性および剛性を与える。セメントベースの製品セメントボード等の製造において、本発明のセメント系組成物を好適な量の水と混合した後の数分以内に、セメントボードの取扱が可能になるのは、主としてアルカリアルミノケイ酸塩水和物および/またはアルミノケイ酸塩の他の水和物および/またはカルシウムアルミノケイ酸塩化合物の形成のためである。ASTMC266試験手順において規定されたギルモア針を使用して測定されるように、組成物の凝結は初期および最終の凝結時間を特徴づける。最終の凝結時間は、コンクリート床または道路の事例において、取り扱いまたは輸送ができるように、コンクリート製品例えばコンクリートパネルが十分に硬化した時間にも対応する。早期3~5時間の比較的より高い圧縮強度により、変形なしにより高い応力に耐えることができるので、これはコンクリート材料の利点であり得る。最終凝結時間に到達した後に、養生反応が延長期間の間に継続されることが当業者によって理解されるだろう。組成物の早期の強度は、ASTMC109において規定されるような24時間または14日の養生後に圧縮強度を測定することにより特徴づけられる。早期の高強度の達成により、積み重ねられたパネルの取り扱い容易性が可能になる。本発明の好ましい組成物において、約5分の最終の凝結時間は、60~65ポンド/フィート3pcfの範囲のモルタル密度で達成され、約1,000~1,400psiの範囲の立方体圧縮強度を達成する。セメント系反応性粉末セメント系反応性粉末はフライアッシュおよび任意でポルトランドセメントを含む。セメント系反応性粉末は、典型的には75~100重量、典型的には80~100重量のフライアッシュおよび0~25重量のポルトランドセメントを含む。セメント系反応性粉末は好ましくは88.5~100重量のフライアッシュを含む。セメント系反応性粉末は、より好ましくは100重量クラスCフライアッシュを含み、水硬性セメントを含まない。好ましくはセメント系反応性粉末は10~40重量の石灰を含む。しかしながら、この石灰は一般的には添加された石灰ではない。むしろ、それはフライアッシュの化学成分として含まれているものである。本発明のセメント系組成物のセメント系反応性粉末の主成分は、フライアッシュ鉱物添加物、好ましくはクラスCフライアッシュである。フライアッシュは、フライアッシュおよび非フライアッシュ鉱物添加物というタイトルのセクション中で以下に記載される。フライアッシュに加えて、セメント系反応性粉末は、0~25重量の任意のセメント系添加物ポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント、硫酸カルシウムまたは石膏粉末石膏等を含み得る。しかしながら、これらの任意のセメント系添加物を含む、本発明のより低い水分含有量のセメント系組成物すなわち、水対反応性粉末の重量が約0.17~0.35:1.0の比率であるセメント系組成物は、追加のセメント系添加物なしの同じ本発明のより低い水分含有量組成物と比較して、有意に減少した圧縮強度を有する。例えば、いくつかのセメント系反応性粉末ブレンドにおいて、圧縮強度が必要とされない場合またはより高い水対反応性粉末の比率例えば約0.35:1.0を超える比率が使用される場合、ポルトランドセメントを約0~25重量およびフライアッシュを75~100重量で使用することができる。フライアッシュおよび非フライアッシュ鉱物添加物従来の反応性粉末組成物の水硬性セメントは、ポゾラン特性を有するフライアッシュクラスCフライアッシュ、クラスFフライアッシュまたはそのブレンド等、特にクラスCフライアッシュで実質的に置き換えられる。実質的なセメント特性保持するか、ほとんどセメント特性がないか、またはセメント特性がない他の任意の非フライアッシュ鉱物添加物を、添加することができる。添加された場合、ポゾラン特性を有する非フライアッシュ鉱物添加物が本発明のセメント系反応性粉末において好ましい。ASTMC618-97は、それ自体では殆どまたは全くセメントとしての価値はないが、微細に分割された形態で、および水分の存在下で常温で水酸化カルシウムと化学的に反応することによってセメント特性を有する化合物を形成するケイ酸質、またはケイ酸質およびアルミナ質材料としてポゾラン材料を定義する。様々な天然材料および人工材料がポゾラン特性を保持するポゾラン材料と称されてきた。ポゾラン材料のいくつかの例は、軽石、パーライト、珪藻土、シリカフューム、凝灰岩、トラス、籾殻、メタカオリン、高炉スラグ微粉末およびフライアッシュを含む。これらのポゾラン材料はすべて、本発明のセメント系反応性粉末の一部として単独でまたは組み合わせた形態で使用することができる。フライアッシュは、本発明のセメント系反応性粉末ブレンドにおける好ましいポゾランである。以下に説明されるように、酸化カルシウムおよびアルミン酸カルシウムを高含有量で含むフライアッシュASTMC618規格のクラスCフライアッシュ等は好ましい。他の鉱物添加物炭酸カルシウム、バーミキュライト、粘土および粉砕雲母等も、任意の鉱物添加物として含まれ得る。フライアッシュは石炭の燃焼から形成される細粉副産物である。微粉炭を燃焼させる電力プラント設備のボイラーによって最も商業的に入手可能なフライアッシュが生産される。これらのフライアッシュは主にガラス質の球状の粒子に加えて、ヘマタイトおよびマグネタイトの残渣、炭、ならびに冷却の間に形成されたいくつかの結晶相からなる。フライアッシュ粒子の構造、組成および特性は、石炭の構造および組成、ならびにフライアッシュが形成される燃焼プロセスに依存する。ASTMC618規格では、コンクリートにおける使用のための2つの主要なクラスクラスCおよびクラスFのフライアッシュが承認される。これらの2つのクラスのフライアッシュは、一般的に地質年代にわたって起こる石炭形成プロセスにおける差異の結果である異なる種類の石炭に由来する。クラスFフライアッシュは通常は無煙炭または瀝青炭の燃焼から生産されるが、クラスCフライアッシュは通常は褐炭または亜瀝青炭から生産される。ASTMC618規格は主としてそれらのポゾラン特性に従ってクラスFとクラスCフライアッシュを区別する。したがって、ASTMC618規格において、クラスFフライアッシュとクラスCフライアッシュとの間の主要な仕様の差異は、組成におけるSiO2Al2O3Fe2O3の最小限度である。クラスFフライアッシュについてのSiO2Al2O3Fe2O3の最小限度は70であり、クラスCフライアッシュについては50である。したがって、クラスFフライアッシュはクラスCフライアッシュよりもポゾラン性が強い。ASTMC618規格において明確に認識されないが、クラスCフライアッシュは典型的には酸化カルシウム石灰を高含有量で有する。クラスCフライアッシュは、通常、遊離石灰酸化カルシウムに起因してポゾラン特性に加えてセメント特性を有し、一方クラスFは水と単独で混合した場合ほとんどセメント特性を示さない。高含有量の酸化カルシウムの存在は、クラスCフライアッシュに、水と混合した場合に、ケイ酸カルシウムおよびアルミン酸カルシウムの水酸化物の形成を引き起こすセメント質特性を保持させる。以下の例において理解されるように、クラスCフライアッシュは、特にアルミン酸カルシウムセメントおよび石膏が使用されない好ましい配合において、優れた結果を提供することが見出されている。典型的には、セメント系反応性粉末中のフライアッシュの少なくとも50重量は、クラスCフライアッシュである。より典型的には、セメント系反応性粉末の少なくとも75重量はクラスCフライアッシュである。さらにより好ましくは、セメント系反応性粉末の少なくとも88.5重量はクラスCフライアッシュである。フライアッシュ中に見出される典型的な鉱物は、とりわけ、石英SiO2、ムライトAl2Si2O13、ゲーレナイトCa2Al2SiO7、ヘマタイトFe2O3、マグネタイトFe3O4である。加えて、岩中に一般に見出されるケイ酸アルミニウムの多形体鉱物シリマナイト、カイアナイトおよびアンダルサイト等、3つすべては、Al2SiO5の分子式によって示されるも、フライアッシュ中に見出される。亜瀝青炭から作製される典型的な好適なクラスCフライアッシュは、表B中にリストされる以下の組成物を有する。フライアッシュの細度は典型的には、ASTM試験手順C-311SamplingandTestingProceduresforFlyAshasMineralAdmixtureforPortlandCementConcreteで試験されるように、約34未満が325メッシュふるいU.S.Series上で保持されるものである。このフライアッシュにはそ自己凝結性の本質があるので、好ましくは回収されて乾燥状態で使用される。典型的な好適なクラスFフライアッシュは、表C中にリストされる以下の組成物を有する。フライアッシュは、本発明の反応性粉末のセメント系材料の実質的にすべてを構成する。他の一般的なセメント系添加物の添加はクラスCフライアッシュで必要でなく、本発明の軽量骨材組成物の極限圧縮強度を減少させることが見出された。クラスFフライアッシュクラスCフライアッシュよりも実質的に低いアルミナおよび石灰含有量を有するが、実質的な量のクラスCフライアッシュの代わりに使用される場合のすなわち組み合わせたフライアッシュの約46~60重量を超える事例において、タイプIIIポルトランドセメントの添加は、60重量以上のクラスCフライアッシュ実質的により多いアルミナおよび石灰含有量を有するを含む組成物により得られたレベルまでクラスFフライアッシュ結合剤の圧縮強度を増加させるのに必要とされることが見出された。特に最大60重量までのクラスFフライアッシュが結合剤システム中に使用される場合、最大30重量までのタイプIIIポルトランドセメントの添加は、クラスFフライアッシュへクラスCフライアッシュのみの添加よりも3.5倍以上結合剤の圧縮強度を増加させるのに必要とされる。したがって、クラスFフライアッシュが本結合剤において使用される場合、好ましい混合物は、約46~60重量のクラスFフライアッシュ、10~29重量のタイプIIIポルトランドセメント、および10~32重量のクラスCフライアッシュならびに水と共に2~4重量のクエン酸ナトリウムである。フライアッシュおよび必要とされる場合任意のポルトランドセメントに対する水の比率は、約0.37未満およびより好ましくは約0.33未満で維持されるべきである。本発明において、タイプIIIポルトランドセメントのような水硬性セメントの使用の必要性は、回避することができ、比較的迅速な早期強度の発達は、反応性粉末としてタイプIIIポルトランドセメントを含むクラスFフライアッシュの混合物の代わりにクラスCフライアッシュを実質的にすべて使用して得ることができる。反応性粉末が本発明の好ましいクラスCフライアッシュである場合、タイプIおよびタイプIIポルトランドセメント、または白色セメント、スラグセメント高炉スラグセメント等およびポゾランブレンドセメント、膨張セメント、スルホアルミン酸カルシウムセメントおよび油井セメントを含む他の水硬性セメントを含む反応性粉末において使用される他の従来のセメントは必要とされない。クエン酸のアルカリ金属塩本発明において、クエン酸のアルカリ金属塩クエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウム等の使用は、比較的良好な流動性を備えた混合物を作製し、この混合物はあまりにも急速には硬化しないすなわち室温より上の温度で混合した後に5~10分よりも速く硬化しないが、良好な早期圧縮強度を達成する。クエン酸のアルカリ金属塩例えばクエン酸カリウムまたはクエン酸ナトリウムの用量は、100部の本発明のセメント系反応性成分に基づいて、約1.5~6.0重量、好ましくは約1.5~4.0重量、より好ましくは約2.0~3.5重量、および最も好ましくは約3.5重量である。したがって例えば、100ポンドのセメント系反応性粉末について、合計約1.5~4.0ポンドのクエン酸カリウムおよび/またはクエン酸ナトリウムが存在し得る。好ましいアルカリ金属クエン酸塩は、クエン酸カリウム、クエン酸ナトリウム、ならびに特にクエン酸三カリウム一水化物およびクエン酸三ナトリウム一水化物である。アルカリ金属ケイ酸塩本発明において、ケイ酸のアルカリ金属塩ケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウム等の使用は、比較的良好な流動性を備えた混合物を作製し、この混合物はあまりにも急速には硬化しないすなわち室温より上の温度で混合した後に5~10分よりも速く硬化しないが、良好な早期圧縮強度を達成する。無水のケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウムの用量は、100部の本発明のセメント系反応性成分に基づいて、約0.25~1.0重量、好ましくは約0.5~1.0重量、およびより好ましくは約1.0である。したがって例えば、100ポンドのセメント系反応性粉末について、合計約0.5~1.0ポンドのケイ酸カリウムおよび/またはケイ酸ナトリウムが存在し得る。好ましいアルカリ金属ケイ酸塩は、無水トリオキシルメタケイ酸ナトリウムおよび特にFischerScientificテクニカルグレードからのケイ酸ナトリウム五水和物212.74である。緩結剤本発明の組成物中の成分としての緩結剤の使用は任意である。緩結剤の主要な機能は、スラリー混合物があまりにも急速に硬化しないように維持し、それによって異なる反応性成分間の相乗的な物理的相互作用および化学反応を促進することである。クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、酢酸、ホウ酸などのような従来の緩結剤は、クエン酸のアルカリ金属塩例えばクエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウムの使用により回避することができ、これらのアルカリ金属クエン酸塩の使用は、これらの従来の緩結剤の非存在下において、良好な流動性を提供し、コンクリートスラリーがあまりにも迅速に硬化するのを防止する。二次的な無機凝結促進剤上で論じられるように、アルカリ金属クエン酸塩は、追加の緩結剤の非存在下において、超急結性特徴、良好な流動性に加えて、セメント系混合物へ比較的高い圧縮強度を与える主な原因である。しかしながら、他の無機凝結促進剤は、アルカリ金属クエン酸塩と組み合わせて、本発明のセメント系組成物中の二次的な無機凝結促進剤として添加することができる。これらの二次的な無機凝結促進剤の添加は、アルカリ金属クエン酸塩の添加に起因して達成された減少に対する比較において、凝結時間をわずかに減少させるのみであることが予想される。かかる二次的な無機凝結促進剤の例は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、亜硝酸リチウム、硫酸アルミニウム、アルカノールアミン、ポリリン酸塩、および同種のものを含む。セメントボード留め具の腐食が懸念される場合、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムの使用は回避されるべきである。二次的な無機凝結促進剤は通常は必要ではない。二次的な凝結促進剤の使用は必要とされず、本発明の好ましい組成物の一部ではない。もし使用されれば、重量で100部のセメント系反応性粉末ブレンドに対する二次的な無機凝結促進剤の重量比は、典型的には約1.0重量未満、好ましくは約0.25重量未満であろう。これらの二次的な無機凝結促進剤は、単独でまたは組み合わせで使用することができる。超可塑剤および空気連行剤減水剤超可塑剤はクエン酸のアルカリ金属塩例えばクエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウムの使用により回避することができ、これらのアルカリ金属クエン酸塩の使用は、良好な流動性を提供し、コンクリートスラリーがあまりにも迅速に硬化するのを防止する。空気連行剤を本発明のセメント系スラリーへ添加して、insituで気泡泡を形成する。空気連行剤は典型的にはコンクリート中に微視的な気泡を意図的にトラップするのに使用される界面活性剤である。あるいは、空気連行剤は泡を外部で生産するのに用いられ、この泡は混合操作の間に本発明の組成物の混合物の中へ導入されて製品の密度を減少させる。典型的には、外部で泡を生産するために、空気連行剤液体発泡剤としても公知である、空気および水を混合して、好適な泡生成機器において泡を形成する。泡をセメント系スラリーへ添加する前に、泡安定剤ポリビニルアルコールを泡へ添加することができる。空気連行剤/発泡剤の例は、とりわけアルキルスルホン酸塩、アルキルベンゾールスルホン酸塩およびアルキルエーテル硫酸塩オリゴマーを含む。これらの発泡剤についての一般式の詳細は、米国特許第5,643,510号参照として本明細書に援用される中で見出すことができる。ASTMC260StandardSpecificationforAir-EntrainingAdmixturesforConcrete2006年8月1日中で記載されるような規格に従うもの等の空気連行剤発泡剤を、使用することができる。かかる空気連行剤は当業者に周知であり、KosmatkaらDesignandControlofConcreteMixtures、第14版、ポルトランドセメント協会、特にAirEntrainedConcreteという題の8章米国特許出願第2007/0079733A1号中で引用された中で記載される。商業的に入手可能な空気連行材は、ビンソルvinsol木質樹脂、スルホン化炭化水素、脂肪酸および樹脂酸、脂肪族置換アリールスルホン酸塩スルホン化リグニン塩、および通常はアニオン性または非イオン性の界面活性剤の形態をとる多数の他の界面活性材料等アビエチン酸ナトリウム、飽和脂肪酸もしくは不飽和の脂肪酸およびその塩、テンサイド、アルキル-アリール-スルホ酸塩、フェノールエトキシレート、リグノスルホン酸塩、樹脂石鹸、ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸、ABSアルキルベンゼンスルホン酸塩、LAS直線状アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステルもしくはその塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステルもしくはその塩、タンパク質材料、アルケニルスルホコハク酸塩、αオレフィンスルホン酸塩、αオレフィンスルホン酸塩のナトリウム塩、またはラウリル硫酸ナトリウムもしくはそのスルホン酸塩および混合物を含む。典型的には、空気連行剤発泡剤は、全体的なセメント系組成物の重量の約0.01~8重量である。他の化学混和剤収縮制御剤、着色剤および粘度修飾剤増粘剤および内部硬化剤等も、所望されるならば本発明の組成物中に添加することができる。スクリム異なるタイプの個別の強化繊維も、本発明の結合剤により作製されたセメント系ボード組成物中に含まれ得る。ポリマーでコートしたガラス繊維等の材料ならびにポリプロピレン、ポリエチレンおよびナイロン等のポリマー材料から作製したスクリムを使用して、その機能および用途に応じて、セメントベースの製品を強化することができる。本発明に従って生産されるセメントボードは、典型的にはポリマーでコートしたガラス繊維から作製するスクリムにより強化される。骨材およびフィラー開示されたセメント質反応性粉末ブレンドは本発明のセメント質組成物の迅速凝結成分を定義するが、その意図された使用および用途に応じて、組成物中に他の材料が含まれ得ることは当業者によって理解されるだろう。例えば、セメントボード用途については、製品の所望される機械的特性を過度に損なわずに、軽量ボードを生産することが所望される。この目的は軽量骨材およびフィラーの添加による達成される。有用な軽量骨材およびフィラーの例は、高炉スラグ、凝灰岩、軽石、膨張形態の粘土、膨張形態の頁岩および膨張形態のパーライト、中空性セラミック球、中空性塑性球、膨張プラスチックビーズおよび同種のものを含む。セメントボードの生産のために、膨張した粘土および頁岩の骨材は特に有用である。組成物中で使用する場合、膨張プラスチックビーズおよび中空性塑性球は非常に低いかさ密度であるので、重量ベースでは非常に少量でしか必要とされない。選択された軽量骨材またはフィラーの選択に応じて、反応性粉末ブレンドに対する軽量骨材またはフィラーの重量比は、約1/100~200/100、好ましくは約2/100~125/100であり得る。例えば、軽量セメントボードの作製のために、反応性粉末ブレンドに対する軽量骨材またはフィラーの重量比は、好ましくは約2/100~125/100である。軽量製品の特色が重要な基準でない用途において、コンクリートの建物中で通常使用されるような川砂および粗骨材を、本発明の組成物の一部として利用することができる。初期スラリー温度本発明において、最初に高いスラリー温度を提供する条件下でのスラリーの形成は、セメント系配合の急速凝結および硬化の達成に重要であることが見出された。初期スラリー温度は少なくともおよそ室温であるべきである。38°C~41°Cの範囲中のスラリー温度は短い凝結時間を生じ、したがって好ましい。一般に、この範囲内でスラリーの初期温度を増加させることは、反応が進行し、凝結時間が減少するので、温度上昇率を増加させる。したがって、95°F35°Cの初期スラリー温度は90°F32.2°Cの初期スラリー温度よりも好ましく、100°F37.7°Cの温度は95°F35°Cよりも好ましく、115°F41.1°Cの温度は100°F37.7°Cよりも好ましく、110°F40.6°Cの温度は105°F41.1°Cよりも好ましいなどである。広範囲の温度範囲の上限に接近するにつれて、初期スラリー温度を増加させる利益は減少すると考えられている。当業者によって理解されるように、初期スラリー温度の達成は1つ以上の方法によって遂行することができる。恐らく、最も好都合な方法はスラリーの1つまたは複数の成分を加熱することがある。実施例において、本発明者は、乾燥した反応性粉末および未反応性固形物へ添加した場合に、生じたスラリーが所望される温度であるような温度まで加熱された水を供給した。あるいは、所望されるならば、固形物は周囲温度より上で提供することができる。採用できる他の可能な方法としては、蒸気を使用してスラリーへ熱を提供することである。より遅い可能性があるが、周囲温度でスラリーを調製し、速やかに例えば約10、5、2または1分内加熱して、約90°Fまたはより高いまたは他の上でリストされた範囲のいずれか温度へ上昇させることができ、それでもなお本発明の利益が達成される。セメントボード等のプレキャストコンクリート製品の製造セメントボード等のプレキャストコンクリート製品は、反応性粉末を骨材、フィラーおよび他の必要な成分と共にブレンドし、続いて水および他の化学添加物を添加し、その直後に型中または連続キャスティングおよび形成ベルトの上に混合物を置くという連続プロセスにおいて最も効率的に製造される。セメント系混合物の急結性特徴に起因して、セメント系ブレンドの乾燥成分の水との混合が、キャスト操作の直前に通常行われるであろうことは認識されるべきである。アルカリアルミノケイ酸塩水和物および/またはアルミノケイ酸塩の他の水和物および/またはカルシウムアルミノケイ酸塩化合物の形成の結果として、コンクリート製品は、硬く、切断できる状態になり、取り扱われ、さらなる養生のために積み重ねられるようになる。2つの方法がフライアッシュ結合剤中の空気連行のために使用された。1つのアプローチ以下の実施例1は、フライアッシュ結合剤へ発泡混和剤すなわちαオレフィンスルホン酸塩AOS石鹸を添加し、フライアッシュ結合剤を決定された量の時間で混合しながらinsituで泡またはエアポケットを生成することによる。第2のアプローチにおいて、泡をex-situで調製し、フライアッシュ結合剤と共にブレンドした。この事例において、フライアッシュスラリーの中へブレンドする間の泡沫の崩壊を防止するために、αオレフィンスルホン酸塩AOS石鹸およびポリビニルアルコールPVOHのブレンドを使用することが必要であることが見出された。PVOHの添加は安定剤として作用し、発泡フライアッシュ結合剤の泡安定性およびセル全体性に重要であるようである。ここで記載された以下の発泡フライアッシュ組成物は、全組成物のパーセントとして、75~80.5のフライアッシュ、3~6のクエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウム、0.5~1.5のケイ酸ナトリウム、14~20の水および0.4~0.7の発泡剤を含む。クエン酸ナトリウムはクエン酸カリウムで置換することができるか、または両方のブレンドを使用することができる。好ましい発泡剤は、長炭素鎖C12~C16から作製する安定した石鹸であり、反応が混合操作の間に起こっているので、望まれないアンモニア臭を防止するためにアンモニアを含まない。本成果は、発泡フライアッシュ結合剤の生産が成功するためには以下の2つのパラメータの最適化が必要とされることを示すだろう。フライアッシュ結合剤の反応率。フライアッシュ/クエン酸ナトリウム結合剤に泡を導入する方法。水、クエン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウムおよび発泡剤を、最初に均質に混合する。これらの成分を反応性粉末をフライアッシュに追加する。この混合物の発泡は直ちに開始され、3~6分内に完了する。混合物の温度上昇は混合後すぐに開始し、著者による従来の特許出願において記載されるような発熱を伴う反応を示す。室温での硬化は最初の24時間継続し、最終強度は数日内に達成される。これを形成するinsitu泡結合剤は、改善された圧縮強度と関連する低重量のユニークな組み合わせを提示する。上記の成分は、0.18/1~0.23の水/反応性粉末フライアッシュの重量比を使用して組み合わせられた。混合物の立方体圧縮強度は標準試験手順で測定した。混合物の微細構造は走査電子顕微鏡を使用して分析した。以下の実施例は、本発明のセメント系組成物のスラリー温度上昇挙動、凝結特徴および立方体圧縮強度CCSに対するアルカリ金属クエン酸塩およびクエン酸ナトリウム添加の影響を示す。反応性粉末の成分としては、ポルトランドセメント、クラスCフライアッシュおよび硫酸カルシウム二水塩粉末石膏の混合物である。実施例1-混合手順insitu発泡ケイ酸ナトリウムを水に添加し溶解する。クエン酸ナトリウムを溶液に添加し溶解する。生じたケイ酸ナトリウム/クエン酸ナトリウム溶液に石鹸を添加する。次いで、ケイ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムおよび石鹸の溶液をフライアッシュ反応性粉末に添加し、中位のスピードでHobartのミキサー中で混合する。約40秒後に、混合速度を増加し3、混合を合計最大4~6分まで継続する。最初にすべてのケイ酸ナトリウムがおよび次いでクエン酸ナトリウムが溶解されるまで撹拌して、2.5~8.0のケイ酸ナトリウム、15~35のクエン酸ナトリウムを含む溶液を作製する。この溶液に3~6の発泡剤を添加する。この添加に際して、クエン酸ナトリウム溶液の粘度は有意に増加し、クエン酸ナトリウムと発泡剤との間の相乗的な相互作用を示す。使用される界面活性剤は、AkzoNobelからのαオレフィンスルホン酸塩AOSで、石鹸ブランド名はWitconateAOSであった。溶液の混合を室温で実行し、次いで結合剤により充填された立方体の型を、試験の時間まで90の相対的湿度および90°Fの温度で維持した空調室中に置いた。この実施例は、硫酸カルシウム半水化物とのブレンドと比較した、硫酸カルシウム二水塩とブレンドしたクエン酸ナトリウムおよびクラスCフライアッシュを含む発泡結合剤の圧縮強度性能を改善するためにケイ酸ナトリウムを含む溶液を使用することの、前述の混合手順によって得られた骨材粒子に対する効果を示す。表1は、2クエン酸ナトリウムならびに様々な用量のケイ酸ナトリウムおよび発泡剤AOSの添加によるinsitu発泡フライアッシュスラリーについての組成物および圧縮強度の値を示す。混和剤および発泡剤はすべて、フライアッシュ粉末と3~5分間混合する前に水に添加して、与えられた密度を得た。図1は表1中のデータのグラフを示し、クエン酸ナトリウムおよびケイ酸ナトリウムを含む発泡フライアッシュ結合剤についての、ケイ酸ナトリウムなしでクエン酸ナトリウムを含む結合剤と比較した、圧縮強度vs密度の関係性を示す。フライアッシュの活性化に使用する混和剤クエン酸カリウム、クエン酸ナトリウムおよび任意の添加物クエン酸、ホウ砂、ホウ酸等等は、フライアッシュ、セメントおよびいずれかの任意の軽量骨材と混合する前に混合水に添加された。本明細書において記載された組成物は、0.56:1.0の膨張粘土骨材対セメント反応性粉末の重量比を使用して組み合わせられた。立方体を、湿ったタオルを含む密封ビニール袋の内部で室温で24時間維持し、型から出し、次いで14日の試験の間90の相対的湿度および90°Fの空調室中に置いた。立方体の粉砕に必要とされる最大荷重は、ASTMC109中の手順において規定された荷重率を満たすようにプログラムされたSATECUTC120HVL圧縮機を使用して測定した。実施例1中に含まれる組成物は、約0.26/1の水/反応性粉末の重量比、および約0.56/1の膨張粘土骨材/フライアッシュ反応性粉末の重量比を使用して組み合わせられた。アルカリクエン酸塩は室温でセメントと混合する前に水中で溶解した。セメントとの混合物への固体アルカリクエン酸塩の添加による他の実験は、同じ結果であった。Hobartのミキサー中で混合した後に、混合物を標準的な2インチの立方体の型中に置いた。立方体の粉砕に必要とされる最大荷重は、手順ASTMC109によって規定された荷重率を満たすようにプログラムされたSATECUTC120HVL圧縮機を使用して試験時に測定した。これらの実施例中で使用される原材料および成分は以下のとおりであった。ケイ酸ナトリウムαオレフィンスルホン酸塩石鹸WitconateクラスCフライアッシュCampbell膨張粘土骨材クエン酸ナトリウムトリクエン酸ナトリウム一水化物水対フライアッシュ反応性粉末の重量比は、反応性粉末が実質的に100重量のクラスCフライアッシュであり、石膏がほとんどない場合、典型的には0.22~0.287:1.0、好ましくは0.22~0.2:1の重量比の範囲中である。クラスCフライアッシュの一部がクラスFフライアッシュと置き換えられる事例において、石膏は使用されるが、石膏の量は本発明の好ましい実践によれば最小限にされる。実施例1混合物1~17-insitu混合手順ケイ酸ナトリウムを最初に水に添加し溶解し、次いでクエン酸ナトリウムを溶液に添加し溶解する。次いで石鹸発泡剤をケイ酸ナトリウム/およびクエン酸ナトリウムの溶液へ添加する。次いで、ケイ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムおよび石鹸の生じた水溶液をクラスCフライアッシュ反応性粉末に添加し、中位のスピードでHobartのミキサー中で混合する。約40秒後に、混合機速度を増加し3、混合を合計最大4~6分まで継続する。最初にすべてのケイ酸ナトリウムがおよび次いでクエン酸ナトリウムが溶解されるまで撹拌して、2.5~8.0のケイ酸ナトリウム、15~35のクエン酸ナトリウムを含む溶液を作製する。この溶液に3~6の発泡剤を添加する。この添加に際して、クエン酸ナトリウム溶液の粘度は有意に増加し、クエン酸ナトリウムと発泡剤との間の相乗的な相互作用を示す。使用される界面活性剤は、AkzoNobelからのαオレフィンスルホン酸塩AOSで、石鹸ブランド名はWitconateAOSであった。液体および混合を室温で維持し、結合剤を含む立方体の型を、試験の時間まで90の相対的湿度および90°Fの温度で維持した空調室中に置いた。表1は、様々な用量のケイ酸ナトリウムおよび未精製の石鹸と共に20/100の重量比でクラスCフライアッシュおよび2.0重量のクエン酸ナトリウムを含む混合物の組成物を示す。これらの組成物中で、フライアッシュに対するクエン酸ナトリウムの重量はフライアッシュの重量に対して2.0で一定に保たれた。表1からのデータは、クエン酸ナトリウムのみを含むフライアッシュ結合剤と比較して、クエン酸ナトリウムを含みケイ酸ナトリウムを増加させることが、発泡フライアッシュ結合剤について同じ密度で立方体圧縮強度を増加させることを示す。表1中のデータは、クエン酸ナトリウムの効果は、ホウ酸を含む混合物の効果と比較して、ホウ砂の存在下において減じられることも示す。同じレベル21.8gのクエン酸ナトリウムを含む混合物6および7の比較であるが、クエン酸を使用する7.2g混合物6の事例およびホウ酸の使用する7.2g混合物7の事例において、クエン酸を含む混合物はわずかに良好な3時間の圧縮強度であるが類似した14日の圧縮強度を有する。表1における、CCSは立方体圧縮強度についての略語である。一定のレベルのクエン酸ナトリウムとの混合物についての混合温度上昇に対するケイ酸ナトリウム含有量の増加効果は、図1中のプロットされたグラフ中で示される。図1において理解することができるように、より高い用量のケイ酸ナトリウムとの混合は、同じ密度での圧縮強度においてより急激な上昇を有する。2.0重量のクエン酸ナトリウムを含みケイ酸ナトリウムを含まない混合物1および2の事例において、圧縮強度は67pcfの密度で800psi未満まで上昇し、これと比較して、2.0重量クエン酸ナトリウムを含む同じスラリーへの0.5~1.0重量のケイ酸ナトリウムの添加により、同じ密度で約1200~1400psiを超えた。この比較からケイ酸ナトリウムの存在が反応を促進することが示され、これはクエン酸ナトリウムをのみ含んでいる混合物について測定された比較的より高い早期圧縮強度と相関する。実施例2-exsitu発泡についての混合手順混合手順exsitu発泡PVOH溶液濃度2~5は、PVOHが完全に溶解されるまで暖めた水50~80°Cを使用して最初に調製する。溶液を室温に到達させ、次いで界面活性剤石鹸8の石鹸液を添加し、発泡させ、その後フライアッシュ/クエン酸ナトリウム/水スラリーを使用して標準的混合手順によりブレンドする。この実施例について、ケイ酸ナトリウムは添加されず、主要な目標はexsitu発泡を使用する泡フライアッシュ結合剤に対するPVOHの影響を決定することである。使用される界面活性剤は、AkzoNobelからのαオレフィンスルホン酸塩AOSで、石鹸ブランド名はWitconateAOSであった。使用されるPVOHは、ScksuiSpecialtyChemicalAmericaLLC、ScksuiChemicalCompanyLtdからのCELVOL205-Sだった。PVOHありで石鹸液発泡剤を使用する実施例2についての配合は表2-1中に含まれ、PVOHなしで4の石鹸液発泡剤を使用する実施例2についての配合は表2-1中に含まれる。液体の合計量は、混合水、石鹸液中で使用する水、およびフライアッシュおよび水混合物へ添加する泡の作製に使用した発泡剤の量を含んでいた。表2-1および表2-2中に含まれたデーターポイントを図2中でプロットする。立方体試料は実施例1中のものに類似して養生させた。泡安定性の改良が指摘され、この発泡手順を使用する比較的より小さな泡沫が存在する。実験室において、PVOHの添加前にexsitu泡を含む混合物については、発泡結合剤は不安定化効果崩壊等を示し、結合剤が型の中にキャストされるとすぐに泡沫が合体することが注目された。これらの不安定化効果は発泡結合剤が空気に接する上部表面の近くで最も顕著であった。対照的に、exsitu泡へ添加されたPVOHを含む混合物は、フライアッシュ/クエン酸ナトリウム結合剤の中へブレンドされた場合、崩壊せずに、その代りに肉眼による観察が困難な微細なセルの泡のネットワークを示した。改善された泡安定性は、38~70pcfの範囲中のスラリー密度を備えた安定した発泡フライアッシュ結合剤を可能にした。PVOHの添加は、濃度範囲の下端38~40pcfでの圧縮強度に対する著しい効果を示さなかったが、圧縮強度の改良は40pcfより上の密度を備えた混合物および特に50~70pcfの範囲中の混合物について顕著だった。図2中のグラフ中でプロットされた表2-1および2-2中に含まれる結果は、PVOHの添加を使用して、exsitu泡を介して添加された気泡の変形の防止によってフライアッシュ結合剤の脆性挙動を改善できることを示す。図2中のグラフは、表2-1中に含まれるデーターポイントについてPVOHありで予備形成された泡を持つ発泡フライアッシュ結合剤、および表2-2中のデーターポイントについてPVOHなしで予備形成された泡を持つ混合物の圧縮強度vs密度である。比較的より小さなサイズの泡により、比較的より高いパーセンテージの空気がフライアッシュ結合剤中に混合されることが可能になるので、この方法は有利である。実施例3-クラスFフライアッシュを使用して作製された混合物従来の実験はクエン酸ナトリウムまたはクエン酸カリウムと組み合わせて主要なセメント系結合剤としてクラスCフライアッシュの使用に集中していたが、これはクラスFフライアッシュによる予備的な結果から、クラスFフライアッシュ結合剤は、クラスCフライアッシュによる類似した配合と比較して、比較的より低い圧縮強度であることが示されたためである。使用される石炭の地域の供給源に依存して、いずれかタイプのフライアッシュを使用することが商業上所望される。周知のことであるが、化学分析から、クラスCとクラスFフライアッシュとの間の化学成分中の主要な差異は、クラスCでの石灰含有量がクラスFフライアッシュと比較してより高いということであることが示されていた20vs10。この実施例については、混合物は以下の成分を含んでいた。成分A=クラスFフライアッシュ成分B=タイプIIIPC成分C=水プロセス可変的なX=クエン酸ナトリウム実施例3において使用される混合物成分の各々の量に加えて、正規化された割合についての下限および上限は、表3-1中に含まれる。研究制約が課された混合物の合計と組み合わせて、各々の成分についての下限および上限に注目されたい。例えば、実験の実際条件によって規定されるような最小水分含有量がある。加えて、混合物についての主要な成分がクラスFフライアッシュであることが指摘され、これはこれらの混合物による従来の経験に基づいて選択された。同様に、低レベルのクエン酸ナトリウムを従来の研究に基づいて選択したが、従来の研究では高いレベルを選択して比較的高いレベルで情報が集められていた。表3-2は実験的混合物デザインを示す。38の混合物を別記の標準的混合技法を使用して調製した。混合物成分を膨張粘土骨材およびパーライトと組み合わせ、一定のレベルで保持した。クエン酸ナトリウムを、フライアッシュ、セメントおよび軽量骨材との混合の前に混合水へ添加した。加えて、表3-2は、W/C水/フライアッシュセメント比率として表現される混合物成分を含む。フライアッシュ含有量はFA/FAPCパーセンテージとして表現される。W=混合水、C=FAPC=全セメントまたは反応性粉末、FA=クラスFフライアッシュ含有量、およびPC=ポルトランドセメントタイプIII含有量である。表3-2中で、パーセンテージとして示されなかったならば、量はグラムである。表3-2および3-3中で、PCはポルトランドセメントを意味し、FAはフライアッシュを意味する。表3-3は、24時間および14日の養生後に測定された実施例2において使用される混合物についての立方体圧縮強度データを含む。24時間のCCSデータからの観察は以下のとおりである。24時間の強度は水分含有量を増加させることによって有意に減少し、特に比較的より低レベルのクエン酸ナトリウムとのそれらの混合物について有意に減少した。強度の減少はクエン酸ナトリウムを増加させることによって補うことができる。ポルトランドセメントの量を増加させることクラスFフライアッシュの量を減少させることによるは、有意に24時間の圧縮強度を増加させる。これは、クラスCフライアッシュの使用により観察された結果に反していた。24時間のCCSデータからの観察は以下のとおりである。24時間の強度は水分含有量を増加させることによって有意に減少し、特に比較的より低レベルのクエン酸ナトリウムとのそれらの混合物について有意に減少した。強度の減少はクエン酸ナトリウムを増加させることによって補うことができる。ポルトランドセメントを増加させることクラスFフライアッシュの量を減少させることによるは、有意に24時間の圧縮強度を増加させる。これは、我々が実行した従来の試験において報告されたクラスCフライアッシュによる結果について観察された逆の挙動である。以下の観察は、実施例3において使用される混合物についての圧縮強度の分析から生じた。全体として、固形物に対する水の比率が増加されるので強度は減少する。24時間のCCSおよび14日のCCSは正に相関する。14日のCCSおよびクラスFフライアッシュ含有量は逆相関するが、ポルトランドセメント含有量に正相関する。実施例3の結果は、タイプIIIPCを含むクラスFフライアッシュのクエン酸ナトリウムとのブレンドを使用して所望される強度を達成できることを示す。これらの結果は、石灰を欠くクラスFフライアッシュが使用される場合、必要とされる強度を達成するために石灰およびアルミナ含有量を補足するには、ポルトランドセメントの少量の添加が必要であることをさらに示す。実施例3の結果に基づくクラスFフライアッシュおよびタイプIIIポルトランドセメント配合の混合物についての好ましい配合パラメータは、以下のとおりである。70~90のクラスFフライアッシュ10~30のポルトランドセメントタイプIII2~4のクエン酸ナトリウム水/フライアッシュポルトランドセメント<0.37および好ましくは<0.33実施例4この実施例は、クエン酸ナトリウムおよびクラスCフライアッシュを含む発泡結合剤の圧縮強度性能を改善するためにケイ酸ナトリウムを含む溶液を使用する効果をさらに示す。表4-1および4-2は、水へ添加されたクエン酸ナトリウムおよび泡/石鹸を使用する発泡フライアッシュ混合物についての組成物および圧縮強度の値を示し、表3-3および3-4は、ケイ酸ナトリウムおよびクエン酸ナトリウムおよび発泡剤がフライアッシュ反応性粉末と混合される前に水へ添加される発泡フライアッシュ混合物の組成物および圧縮強度を示す。表4-1中の混合物2および4は、それぞれ65.4および59.8pcfの密度であり、それぞれ661および479の14日の圧縮強度を有していた。表3-2において、混合物2の圧縮強度は62.9pcfの密度で514psiの圧縮強度であり、混合物の密度を減少させる類似の有害な効果が指摘された。試験混合物はすべて1000gのクラスCフライアッシュ含有量および40グラムのクエン酸ナトリウム含有量を有し、クラスCフライアッシュの重量に基づいて4.0のクエン酸ナトリウム重量である。以下の試験混合物はすべて1000gのクラスCフライアッシュ含有量および40gのクエン酸ナトリウム含有量を有し、クラスCフライアッシュの重量に基づいて4.0のクエン酸ナトリウム重量である。表4-3および4-4中に示されるように、ケイ酸ナトリウムおよびクエン酸ナトリウムの両方を含む混合物は、表3-1および3-2中のケイ酸ナトリウムなしの混合物の圧縮強度の2倍以上である圧縮強度を有していた。例えば、51.4pcfの密度である表4-3中の混合物1は471psiの圧縮強度を有しており、それはケイ酸ナトリウムが添加されない場合に59.8の密度である表4-1中の混合物4についての479psiの圧縮強度に同等であった。さらに、表4-4中の59.5~65.5pcfの範囲中の密度で作製された混合物は、891~1327psiの圧縮強度を有し、65.4pcfの密度で660psiの圧縮強度を有する表4-1中のケイ酸ナトリウムなしの混合物と比較して有利であった。表4-3および4-4中の結果の精査において、フライアッシュの1.5重量を超えてケイ酸ナトリウムの重量を増加させることは、圧縮強度を有意に改善せず、したがって好ましくない。1.5重量を超えるケイ酸ナトリウムの用量は、発泡剤の効率を減少させる傾向も示した。ケイ酸ナトリウムの推奨される用量は、約0.25~1.5重量の間、好ましい範囲は約0.5~1.0重量である。0.25重量ケイ酸ナトリウム未満の用量は圧縮強度の著しい改良を提供しない。ケイ酸ナトリウムは、フライアッシュおよびクエン酸ナトリウムの発泡に必要とされる混合の初期の3~6分の間に生じる、初期の発熱性反応および粘稠なフライアッシュおよびクエン酸ナトリウム結合剤のブローイングの制御を支援するようであることも見出された。本発明の実施のための好ましい実施形態を記載してきたが、修飾および追加が、趣旨および範囲から逸脱せずに本発明へ行なえることは、本開示の対象とされる当業者によって理解されるだろう。"