Важнейшей проблемой в строительном материаловедении является создание новых строительных материалов на основе техногенных отходов промышленности, и, в первую очередь тех, которые производятся в глобальных объемах на Земле и оказывают колоссальное негативное воздействие на литосферу.

К таким отходам можно отнести вскрышные породы, отсевы камнедробления нерудных ископаемых и побочные продукты обогащения рудных ископаемых, которые являются неисчерпаемыми источниками сырьевой базы строительных материалов.

Исследования, проводимые кафедрой технологии бетонов, керамики и вяжущих Пензенского государственного университета архитектуры и строительства (ПГУАС), показали, что многие карбонатные, глинистые и кремнеземистые (силицитовые) породы со скрытокристаллической структурой обладают вяжущими свойствами в смеси со шлаком и активизаторами твердения NaOH и KOH при минимальной дозировке их, равной 2-3% от массы минеральношлакового вяжущего, с формированием высокой прочности. Другим, более дешевым активизатором является кальцинированная сода Na₂CO₃. Перспективным представился вопрос низкотемпературного синтеза алюмосиликатных систем на основе распространенных кремнеземсодержащих горных пород, отверждаемых щелочью NaOH, выделяющейся в теле бетона за счет реакции каустификации соды известью. Именно комбинация соды и извести должна получить статус щелочного активизатора геосинтетических композитов. В этой связи интерес представляло сравнение роли щелочей, карбонатных солей Na₂CO₃, K₂CO₃ и их комбинаций со щелочью NaOH как на кинетику нарастания прочности, так и на процессы твердения геосинтетических композиций.

Особенностью технологии геосинтетических вяжущих [2], полученных на кафедре технологии бетонов, керамики и вяжущих ПГУАС, является использование щелочей NaOH, KOH, щелочных солей (Na₂CO₃, K₂CO₃), способствующих повышению в поровой жидкости концентрации ионов OH^-, которые вызывают поляризацию и разрыв ковалентных –Si-O-Si- связей.

Схему гидратации минералов-силикатов в присутствии Ca²⁺ и OH^- приводят в своих работах В.Е. Каушанский и И.Н. Тихомиров [3], которые выделяют низкоосновные гидросиликаты с характерной для них группировкой ≡Si-OH, за счет которой происходит энергетически выгодная конденсация в процессе твердения:

≡ Si-OH + HO-Si≡ → H₂O + ≡Si-O-Si≡

Для реализации такой схемы требуется введение избыточного количества гидроксил-ионов, например, в виде щелочных оснований или гидролизующихся солей.

Схемы щелочной активации предусматривают также использование в качестве активизаторов солей щелочных металлов (Na, K, Li), гидролизующихся в водных растворах с образованием щелочной среды.

Концентрация щелочи в растворе затворения является важнейшим фактором, обуславливающим механизм твердения силицитового вяжущего. Можно полагать, что при высоком содержании щелочи, стехиометрическом для получения силикатов щелочных металлов, вследствие высокого рН среды образование геля поликремневой кислоты не должно происходить, как и в случае использования вулканических стекол, в соответствии с исследованиями Ю.П. Горлова, А.П. Меркина и др. Они полагают, что в этом случае образуются силикаты щелочных металлов [1].