통상의 portland pozzolanic 시멘트와 다른, 지오폴리머는 기재 형성과 강도를 위한 calcium silicate-hydrates(CSHS)뿐만 아니라 Silica의 축중합과 알루미나 전구체 및 구조적 강도를 만족하기 위한 높은 알칼리 농도를 이용한다. 지오폴리머는 앞서 설명한 바와 같이 SiO-AlsO,의 비정질 형태의 체인으로 구성되어 있으며, 여기에 Na, K, Ca 등과 같은 알칼리 토류 금속염이온과 반응하여 다양한 지오폴리머 소재가 가능하다. 그렇기 때문에 시멘트의 수화반응과 유사하면서도 다른 특성을 보이고 있다.
시멘트와 지오폴리머의 가장 큰 차이는 시멘트는 calcium 계 바인더이나 지오폴리머는 알루미나계 바인더이다. 또한 시멘트와 지오폴리머의 반응영역은 강알칼리 영역에서 반응이 진행(시멘트는 반응으로 알칼리성 분위기로 되고, 지오폴리머는 초기 반응분위기가 알칼리 분위기여야 반응이 진행됨)된다는 유사점이 있다. 반면에 차이점은 시멘트는 물을 흡수하여 수화반응이 진행되면서 pH가 상승하지만, 지오폴리머는 강알칼리 분위기 하에서 물을 탈수하면서 aluminosilicate gel이 생성되기 때문에 초기 pH는 높고, 시간이 경과되면서 OH 이온을 소비하면서 점차 낮아지는 차이가 있다. 시멘트는 반응 후에 알칼리 분위기에 노출되면 알칼리 골재반응으로 내구성이 저하되나, 지오폴리머는 알칼리 분위기 하에서는 반응이 촉진되어 미반응 입자들까지도 반응을 일으켜 고강도 발현이 가능하다. 또한 시멘트의 강도는 21일의 재령(90% 물성발현)을 요구하나 지오폴리머는 초기의 반응조건에 따라서 양생시간이 다양하며, 초기에 반응 4시간에 70~80%의 물성을 발휘한다.
지오폴리머와 시멘트 콘크리트의 반응 차이를 그림에 나타내었다. 그림에 나타낸 바와 같이 지오폴리머와 시멘트 콘크리트의 반응기구는 확연히 다른 것임을 알 수가 있다.
시멘트는 C3S, CaS, C3A, C4AF 4종의 클링커 광물로 이루어져 있고, 이러한 클링커 광물이 물과 접촉하면 물을 흡수하여 수화반응을 일으키며, Ca(OH)2 형성과정을 거쳐 Ca-Di-Silicate-Hydrate(C-S-H)를 형성함으로써 수화에 의한 고결화가 진행된다. 이 때 수화반응으로 생성된 Ca(OH)2는 수화생성물인 C-S-H를 지속적으로 생성시키면서 소비되고, 이 물질에 의해서 시멘트의 pH 값은 13~14의 높은 값을 유지하게 된다. 그러나 지오폴리머의 결합 작용 기구는 이와 다르다. 먼저 지오폴리머는 고알칼리성 용액을 첨가하기 때문에 초기 pH 값이 높아 사용되는 fly ash나 고로슬래그 등의 잠재수경성 물질이 반응초기과정에 피막이 파괴되어 이온들이 용출하고, 이를 통해서 geopolymer 기재를 형성하기 위한 원소들이 공급된다.
용출된 이온과 천가된 강알칼리성 용액 내에 존재하는 Na+, K+이온과 사용된 원료 내에 존재하던 Ca2+이온들은 응축 및 중합반응을 통해서geopolymer를 형성하게 된다. 이 때 geopolymer 반응은 물을 탈수하면서 중합반응을 하기 때문에 시멘트의 물의 흡수하는 반응과는 사뭇 다르다. 이 geopolymer 반응에 의해서 Si-O-Al 의 링 폴리머 구조의 단량체가 형성되며, 이것이 폴리를 형성한다.