1) Izboljšanje trdnosti cementne kaše in malte je eden od značilnosti visokozmogljivega betona. Eden glavnih namenov dodajanja metakaolina je izboljšanje trdnosti cementne malte in betona.

Poon in sod., Njegova trdnost pri 28 dneh in 90 dneh je enaka trdnosti metakaolinskega cementa, vendar je njegova zgodnja trdnost nižja od referenčnega cementa. Analiza kaže, da je to lahko povezano z močno aglomeracijo uporabljenega silicijevega prahu in nezadostno disperzijo v cementni kaši.

(2) Li Keliang in sodelavci (2005) so preučevali vplive temperature kalcinacije, časa kalcinacije ter vsebnosti SiO2 in A12O3 v kaolinu na aktivnost metakaolina za izboljšanje trdnosti cementnega betona. Z metakaolinom so bili pripravljeni visokotrdni beton in zemeljski polimeri. Rezultati kažejo, da je pri vsebnosti metakaolina 15 % in razmerju med vodo in cementom 0,4 tlačna trdnost pri 28 dneh 71,9 MPa. Pri vsebnosti metakaolina 10 % in razmerju med vodo in cementom 0,375 je tlačna trdnost pri 28 dneh 73,9 MPa. Poleg tega pri vsebnosti metakaolina 10 % njegov indeks aktivnosti doseže 114, kar je 11,8 % več kot pri enaki količini silicijevega prahu. Zato se domneva, da se metakaolin lahko uporablja za pripravo visokotrdnostnega betona.

Proučevali so odnos med aksialno natezno napetostjo in deformacijo betona z 0, 0,5 %, 10 % in 15 % vsebnostjo metakaolina. Ugotovljeno je bilo, da se je z naraščanjem vsebnosti metakaolina najvišja deformacija aksialne natezne trdnosti betona znatno povečala, natezni elastični modul pa je ostal v bistvu nespremenjen. Vendar se je tlačna trdnost betona znatno povečala, medtem ko se je razmerje tlačne trdnosti ustrezno zmanjšalo. Natezna trdnost in tlačna trdnost betona s 15 % vsebnostjo kaolina znašata 128 % oziroma 184 % referenčnega betona.
Pri preučevanju učinka utrjevanja ultrafinega prahu metakaolina na beton je bilo ugotovljeno, da se je pri enaki tekočnosti tlačna in upogibna trdnost malte, ki vsebuje 10 % metakaolina, po 28 dneh povečala za 6 % do 8 %. Zgodnji razvoj trdnosti betona, pomešanega z metakaolinom, je bil bistveno hitrejši kot pri standardnem betonu. V primerjavi z referenčnim betonom ima beton, ki vsebuje 15 % metakaolina, 84 % povečanje 3D aksialne tlačne trdnosti in 80 % povečanje 28d aksialne tlačne trdnosti, medtem ko se statični elastični modul poveča za 9 % v 3D in 8 % v 28d.

Preučevali so vpliv mešanega razmerja metakaolina, zemlje in žlindre, na trdnost in trajnost betona. Rezultati kažejo, da dodajanje metakaolina žlindrnemu betonu izboljša trdnost in trajnost betona, optimalno razmerje med žlindro in cementom pa je približno 3:7, kar ima za posledico idealno trdnost betona. Razlika v loku kompozitnega betona je zaradi učinka vulkanskega pepela metakaolina nekoliko večja kot pri betonu z eno samo žlindro. Njegova natezna trdnost pri cepljenju je višja kot pri referenčnem betonu.

Obdelovalnost, tlačna trdnost in trajnost betona so bile preučene z uporabo metakaolina, elektrofiltrskega pepela in žlindre kot nadomestka za cement ter z ločenim mešanjem metakaolina z elektrofiltrskim pepelom in žlindro za pripravo betona. Rezultati kažejo, da se tlačna trdnost betona pri vseh starostih izboljša, ko metakaolin nadomesti 5 % do 25 % cementa v enakih količinah; ko se metakaolin uporabi za nadomestitev cementa za 20 % v enakih količinah, je tlačna trdnost pri vsaki starosti idealna, njegova trdnost pri 3, 7 in 28 dneh pa je za 26,0 %, 14,3 % oziroma 8,9 % višja kot pri betonu brez dodanega metakaolina. To kaže, da lahko pri portlandskem cementu tipa II dodajanje metakaolina izboljša trdnost pripravljenega betona.

Z uporabo jeklene žlindre, metakaolina in drugih materialov kot glavnih surovin za pripravo geopolimernega cementa namesto tradicionalnega portlandskega cementa se doseže cilj varčevanja z energijo, zmanjšanja porabe in pretvorbe odpadkov v dragocene materiale. Rezultati kažejo, da pri vsebnosti jekla in pepela 20 % trdnost preskusnega bloka po 28 dneh doseže zelo visoko trdnost (95,5 MPa). Z naraščajočo količino dodane jeklene žlindre lahko ta igra določeno vlogo tudi pri zmanjševanju krčenja geopolimernega cementa.

Z uporabo tehnične poti »portlandski cement + aktivni mineralni dodatek + visokoučinkovito sredstvo za zmanjšanje vode«, tehnologije magnetiziranega vodnega betona in konvencionalnih postopkov priprave so bili izvedeni poskusi priprave nizkoogljičnega in ultra visoko trdnostnega betona iz kamene žlindre z uporabo surovin, kot so kamen in žlindra, iz širokega nabora lokalnih virov. Rezultati kažejo, da je ustrezen odmerek metakaolina 10 %. Razmerje med maso in trdnostjo cementnega prispevka na enoto mase ultra visoko trdnega betona iz kamene žlindre je približno 4,17-krat večje od navadnega betona, 2,49-krat večje od visoko trdnostnega betona (HSC) in 2,02-krat večje od reaktivnega praškastega betona (RPC). Zato je ultra visoko trdnostni beton iz kamene žlindre, pripravljen z nizkim odmerkom cementa, smer razvoja betona v dobi nizkoogljičnega gospodarstva.

(3) Po dodatku kaolina, odpornega proti zmrzovanju, v beton se velikost por močno zmanjša, kar izboljša cikel zmrzovanja in odtajevanja betona. Pri določenem številu ciklov zmrzovanja in odtajevanja je elastični modul vzorca betona s 15-odstotno vsebnostjo kaolina pri 28 dneh starosti bistveno višji kot pri referenčnem betonu pri 28 dneh starosti. Kompozitna uporaba metakaolina in drugih mineralnih ultrafinih prahov v betonu lahko prav tako močno izboljša trajnost betona.