Công nghệ Geopolymer đƣợc nghiên cứu và ứng dụng lần đầu tiên tại Pháp năm 1973 – 1976 vào việc chế tạo các tấm panel gỗ cách nhiệt bằng cách phủ silic- aluminosilicate lên bề mặt sau khi đã xử lý qua quá trình gia nhiệt. Năm 1977 – 1978, ngành công nghiệp gốm sứ đã ứng dụng công nghệ Geopolymer tạo thành hợp chất gốm có khả năng bền nhiệt và hệ số giãn nỡ nhiết rất thấp.
Những năm sau đó, Cơng nghệ Geopolymer đƣợc ứng dụng và chế tạo thành công gạch nung ở nhiệt độ thấp bằng cách trộn phối liệu đất sét cao lanh trong dung dịch kiềm có độ hoạt tính cao, hỗn hợp tƣơng tác và hình thành chuỗi M-Polysiliate (M là kim loại kiềm có hoạt tính cao, thƣờng là Na hoặc K).. Sản phẩm này đã đƣợc công nhận và cấp bằng sáng chế ở nhiều nƣớc Châu Âu.
Trên cơ sở lý thuyết Geopolymer của Joseph Davidovits, Lone Star (một cty sản xuất xi măng hàng đầu của Mỹ) đã nghiên cứu và chế tạo thành công một loại xi măng mới, bằng cách kết hợp nguyên liệu sét và dung dịch kiềm hoạt tính cao, tạo thành chất kết dính vơ cơ mới có khả năng đóng rắn nhanh và cho cƣờng độ ban đầu rất tốt với tên gọi là xi măng polymer. Cơng nghệ này nhanh chóng đƣợc phát triển rộng rải trên tồn
thế giới, và đang dần dần có ƣu thế hơn xi măng portland do có ƣu điểm về nguyên liệu sản xuất và phƣơng pháp sản xuất thân thiện với môi trƣờng. Một nghiên cứu khác về xi măng Geopolymer (High – Akali – Poly) đã cho thấy ứng dựng trong nhiều ngành kỹ thuật nhƣ hàng không, xây dựng, công nghiệp chất dẻo, kim loại…Kết quả nghiên cứu cho thấy xi măng mới này đóng rắn nhanh với nhiệt độ phịng, cƣờng độ chịu nén có thể đạt tới 20 MPa sau 4 giờ ở nhiệt độ 2000C và có thể đạt từ 70 – 100 MPa sau khi bảo dƣỡng 28 ngày [1].
Những nghiên cứu về Geopolymer xuất hiện riêng rẽ ở từng quốc gia và tài liệu khoa học thì rất ít. Cho đến những năm 1990, các tài liệu nghiên cứu khoa học về Geopolymer bắt đầu xuất hiện nhiều hơn, các nghiên cứu về ảnh hƣởng của từng loại vật liệu trong Geopolymer bắt đầu đƣợc nghiên cứu sâu hơn.
Ở Việt Nam, vật liệu Geopolymer chƣa đƣợc sử dụng rộng rãi trong các cơng trình xây dựng. Đã có một số nghiên cứu bƣớc đầu về bê tông Geopolymer nhƣ bê tông chịu lửa không xi măng của nhóm nghiên cứu ở viện vật liệu vây dựng. Bê tông cốt liệu không xi măng alphabond 300, bê tơng cốt liệu ít xi măng. Một nghiên cứu khác về ứng dụng chất kết dính Geopolymer là sản xuất vật liệu khơng nung từ phế thải tro bay và xỉ lò cao cũng đƣợc thực hiện vào năm 2011. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng đƣợc quy trình sản xuất vật liệu gạch block bê tơng Geopolymer có cƣờng độ nén đạt trên 10MPa, có giá thành rẻ hơn gạch block bê tông xi măng cốt liệu khoảng 15%.
Kể từ những năm 2000, nghiên cứu về tính hoạt hóa kiềm đã tăng lên đáng kể trên khắp thế giới, với hơn 100 trung tâm nghiên cứu đƣợc thành lập. Ở Châu Á, công nghệ Geopolymer đất sét đƣợc ứng dụng nhiều vào ngành công nghiệp vận tải, trong việc chế tạo nhựa nền đƣờng mới. Công ty Zeobond Pty Ltd có trụ sở ở Melbourne (Úc) đã phát triển nhà máy sản xuất thử nghiệm riêng của mình trong năm 2007 và hiện đang cung cấp sản phẩm bê tông E-Crete(TM), cho các dự án hạ tầng cơ sở dân
cấp phép. E-Crete sử dụng hỗn hợp tro bay và xỉ lò cao nhƣ là một vật liệu kết dính kết hợp các thành phần hoạt hóa kiềm có đăng ký độc quyền sở hữu.
Những năm sau đó, đã có nhiều thay đổi đƣợc áp dụng hiện đại hơn trong nghiên cứu công nghệ Geopolymer. Nhiều nguyên vật liệu mới đƣợc quan tâm nghiên cứu nhƣ bột silicat nhơm tổng hợp, khống albite, khoáng stilbite, sợi bazan, kiềm fenspat, xỉ lò cao… Vật liệu Geopolymer trở nên phong phú và đa dạng về nguồn nguyên vật liệu tạo thành, tuy nhiên công nghệ Geopolymer ƣu tiên nghiên cứu để giảm thiểu các chất thải công nghiệp và bảo vệ môi trƣờng.
2.1.2 Thành phần và cơng thức hóa học
Chất kết dính Geopolymer đƣợc tổng hợp từ phản ứng đa trùng ngƣng giữa các khoáng alumino silicate oxides và dung dịch alkali metal silicate trong điều kiện môi trƣờng kiềm cao. Cấu trúc phân tử của Geopolymer bao gồm các phân tử có các nguyên tố đó là Si–O–Al và Si–O–Si đƣợc sinh ra từ phản ứng đƣợc đề cập ở trên.