Alkalileri 6 grupta incelenebilir (Caıjun ve ark., 2006);
a. Kostik alkaliler (Alkali Hidoksitler): MOH b. Silikatlar: M2O.nSiO2
c. Zayıf asitli tuzlar: M2CO3, M2SO3, M3PO4 vd. d. Alüminatlar: M2O.nAl2O3
e. Alüminosilikatlar: M2O.nAl2O3.(2-6).SiO2
Ortak aktivatörleri NaOH, Na2SO4, cam suyu, Na2CO3, K2CO3, KOH, K2SO4 yer alırken, en çok kullanılan alkali aktivatörler sodyum ya da potasyum bir karışımı olan hidroksitler (NaOH, KOH) ve sodyum silikat (nSiO2Na2O) veya potasyum silikat (nSiO2K2O)’ tır (Peterman ve Athar, 2010).
2.7.1. Alkali hidroksitler
Genel olarak alkali aktivasyonunda kullanılan alkali oksitler, sodyum, potasyum, lityum, rubidyum ve sezyum gibi maliyeti yüksek ve kısıtlı hidroksitlerdir. LiOH’in suda çözünebilirliği düşüktür (5,4 mol/kg H2O 25 ºC de). Suda daha çok çözünebilen sodyum hidroksit ve potasyum hidrosit (20 mol/kg H2O’an fazla 25 ºC’de ) özellikle F tipi uçucu külün alkali aktivasyonu çalışmalarında, yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. NaOH, ağırlıklı olarak Cl2 ile birlikte klor-alkali olarak üretilir. Alkali aktivasyonundaki bu kullanımın önemli çevresel etkileri vardır. Benzer şekilde potasyum klorürün hidrolizi sonucu potasyum hidroksit elde edilir.
Bununla birlikte asidin aşındırıcı yapısı, aktivatör oranı, viskozite, karışım hazırlama sırasında açığa çıkan ısı gibi durumlar, alkali oksitlerin en önemli özellikleridir. Viskozite, alkali oksit karışımının konstantrasyonuna ve alkali silikatın karışım içerisindeki miktarına göre değişir. 10 mol NaOH’un 1 litre su içerisinde çözündürülmesi sırasında 400 kJ ısı açığa çıkar. Diğer bir ifadeyle karışımın sıcaklığı 90 ºC ye ulaşır. Çoğu zaman ısı çevreye yayılma ve buharlaşma yoluyla bir süre sonra kaybolur. Bu sebeple ısı yayan kostik sıvıların kullanılmasında ısı salınımı dikkatle izlenmelidir. Yüksek konstantrasyonlu alkali aktivatörlerle hazırlanan bağlayıcı karışımlarda tozuma önemli bir problemdir (Peterman ve Hammons, 2010).
2.7.1.1. Sodyum hidroksit (NaOH)
Sodyum hidroksit eskiden "kostik soda" olarak bilinen sodyum karbonattan, türemiştir. Eski Mısır'da, sodyum karbonat önce bir alkali sentezlemek için kireç ile karıştırılırdı. Hidroksit iyonu OH çözeltide sodyum ile Na+ iyonu çağlar boyunca, çeşitli süreçlerde bunu böyle sentezlemek için geliştirilmiştir 1861’de bugün Solvay işlemi olarak, sodyum hidroksit, çoğunlukla sodyum klorür çözeltisi elektrolizi ile
üretilmiştir. Sodyum hidroksit, laboratuvar ve endüstriyel ortamda en çok kullanılan kimyasal maddelerden biridir. Plastik, sentetik tekstil, temizlik, kağıt hamurundan ve çeşitli kimyasal ürünlerin üretiminde, hatta sabun ya da benzin ve biyodizel üretiminde yurt içi ve endüstriyel kullanım için ürünler. Aynı zamanda, bir gıda maddesi olan E524 üretiminde kullanılır. Saf sodyum hidroksit, beyaz bir katıdır. Bu saydam ve çok higroskopik -su moleküllerini tutan- bir yapıya sahiptir. Bu havadan, havanın neminden ya da herhangi bir ıslak bir yüzeyde suyla kolayca reaksiyona girer. Su içinde kostik soda çözünen bir ısıya eşlik edebilir. Sodyum hidroksit güçlü bir bazdır. Sulu ortam tamamen ayrışır ve bu yüzden OH- iyonu serbest bırakır
(https://en.wikipedia.org, 2016).
H2O
NaOH Na+ + OH- pH=14,8
Havadaki karbondioksit, sulu bir ortamda çözülür ve sodyum hidroksit ile reaksiyona girerek karbonatlar oluşturur.
OH- +CO2 HCO3- H+ + CO3
2-NaOH, geopolimer üretiminde yaygın bir alkali aktivatör olarak kullanılır. Bu aktive edici çözeltinin yoğunluğu ve molaritesi, elde edilen harcın özelliklerini belirler. Fazla miktarda NaOH ilavesi kimyasal çözünmeyi hızlandırırken, bağlayıcı oluşumu sırasında etrenjit ve CH yapısını olumsuz etkilemektedir. Dahası, daha yüksek NaOH oranı, reaksiyon erken aşamalarında daha yüksek dayanımı teşvik eder. Fakat, fazla OH nedeniyle çözelti içinde arzu edilmeyen morfoloji, son ürünlerin düzensizliklerine neden olur. NaOH ile aktive edilmiş geopolimerin kristal yapısının daha gelişmiş olduğu sülfat ve asitli ortamlara karşı daha istikrarlı olduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte, aktivatör olarak sodyum hidroksit kullanılması, hidrasyon aktivitesi doğrudan geopolimer ana C-S-H ürünün oluşumunu etkiler. NaOH oranı ve ısı üretimi arasında doğrusal bir ilişki vardır. Bununla birlikte, NaOH oranı ve maksimum hidratasyon ısısı zamanı arasında bir ters ilişki bulunmaktadır (Peterman ve Hammons, 2010).
2.7.1.2. Potasyum hidroksit (KOH)
Potasyum hidroksit ya da potasyum hidrat bir kimyasal bileşiktir. Akkor derecede uçucu olan, 360 °C'de eriyen, suda ısı açığa çıkararak çözünen, beyaz renkte katı bir maddedir. Alkalik bir baz olan potasyum hidroksidin geniş bir kullanım alanı vardır. Endüstride arap sabunu üretiminde, pillerde elektrolit olarak ve gübre yapımında kullanılır.
Potasyumhidroksit tarımda asidik toprakların pH derecesini dengelemek amacıyla sıkça kullanılır. Ayrıca tarım ilaçlarının yapımında da kullanılır. Bunun yanında tıpta, endüstriyel kimyada da kullanılır.
Potasyum hidroksit endüstriyel kimyada geniş kullanım alanlarına sahiptir. Geri dönüşümlü kâğıtların yapımı,sıvı sabun yapımı ve birçok temizlik ürününün üretiminde potasyum hidroksitten yararlanılır. Ayrıca veteriner hekimliğinde bazı
hayvan ilaçlarının yapımında kullanılmaktadır. Potasyum hidroksit CO2 tutucudur. Bu
yüzden bitkisel deneylerde yararlanılmaktadır(https://tr.wikipedia.org, 2016).
KOH + CO2 → KHCO3
KOH ile yüksek basınç dayanımına sahip ve boşluk miktarı azaltılmış geopolimer üretmek mümkündür. K+ diğer aktivatör iyonlarına göre daha basit, çözelti içerisindeki polimerik iyonizasyonu daha iyi, sonuç ürünün matris yapısı daha doygun ve daha yüksek basınç dayanımına sahiptir. Bunun yanı sıra 10 M üzerindeki KOH konstantrasyonları basınç dayanımının düştüğünü göstermiştir. KOH büyük ölçüde çözülme sağlamak için mantıklı olsa da onun daha yüksek alkaliniteye sahip olması nedeniyle, NaOH aslında daha büyük bir kapasiteye sahip silikat ve alüminat monomerleri oluşturur (Peterman ve Hammons, 2010).
2.7.2. Alkali silikatlar
Hidroksitlerde olduğu gibi, sodyum silikat ve postasyum silikat, alkali aktivasyonu için yaygın olarak kullanılan endüstriyel ürünlerdir. Lityum silikat pekçok alkali yeterince çözünebilme özelliği ile yüksek maliyetli ve kısıtlı üretimi olan rubidyum ve
sezyum göre alkali aktive edilmiş bağlayıcı sistemlerde en çok kullanılan silikatlardandır. Alkali silikatlar genellikle belli oranlarda suda çözünen karbonat tuzları ve silikanın kalsinasyonuyla birlikte enerji tüketimi ve CO2 salınımı sonucu üretilir. Bununla birlikte alkali aktive edilmiş harçların üretimi sırasındaki karbonatların kalsinasyonu sırasında açığa çıkan CO2 salınımı, çimento üretimi sırasındaki CO2 salınım miktarından çok daha düşük miktarda olduğu literatürde tartışılan bir durumdur. (Peterman ve Hammons, 2010).
Sıvı ve katı halini içeren silis kimyası, karbondan başka diğer elementlere göre daha karmaşık bir yapıya sahiptir ve göreceli olarak pek anlaşılamamıştır.
2.7.2.1. Sodyum silikat (nSiO2Na2O)
Sodyum silikat, genel formülü (nSiO2Na2O) ile gösterilen kimyasal bileşiklerin ortak
adıdır. Bu serinin en iyi bilinen üyesi formülü Na2SiO3 olan sodyum metasilikat'tır.
Ayrıca su camı veya sıvı cam olarak da bilinen bu malzemeler, sulu çözelti içinde veya bir katı içinde kullanılabilir. Saf bileşimler renksiz ya da beyaz renktedir ancak ticari örnekleri demir-ihtiva eden yabancı maddelerin varlığı nedeniyle, genellikle yeşilimsi veya mavidir.
nSiO2 + 2 NaOH → Na2O • nSiO2 + H2O
Bu bileşikler çimentolarda, pasif yangın korumada, tekstilde, kereste işlemede, refrakter malzemelerde, otomobillerde ve diğer çeşitli alanlarda kullanılır (https://tr.wikipedia.org, 2016).
Sodyum karbonat ve silikon dioksit'in eriyip tepkimeye girmesiyle sodyum silikat ve karbon dioksit oluşur;
Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2
2.7.3. Alkali karbonatlar
Alümina-silikatların karbonatlarla aktivasyonu da henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Alkali karbonatların karbonat tuzlarının maden olarak çıkarılması ile elde edilir.
Postasyum karbonat ve diğer alkali metalleri, alkali aktive edilmiş bağlayıcı üretiminde sık kullanılan alkaliler içerisinde değildir.
Alkali aktivatörlerin karışım sırasında yapışkanlık sorunları vardır. Sodyum karbonat yerine, aktivatörler olarak silikatlar kullanımı da tam olarak bu malzemelerin yapışkanlık sorunu ortadan kaldırmaz (Peterman ve Hammons, 2010).
2.7.4. Alkali sülfatlar
Karbonatlı çözeltilerde olduğu gibi bazı alümina-silikat malzemelerin sodyum sülfat ilavesi ile alkali aktivasyonu mümkündür. Sodyum sülfat aktivasyonu, bağlayıcı üretimi sırasındaki sera gazı salınımının azalmasına yardımcı olur (Peterman ve Hammons, 2010).