1) Zlepšenie pevnosti cementovej suspenzie a malty je jedným zo znakov vysokej výkonnosti betónu. Jedným z hlavných účelov pridania metakaolínu je zlepšenie pevnosti cementovej malty a betónu.

Poon a kol., Jeho pevnosť pri 28 dňoch a 90 dňoch je ekvivalentná pevnosti metakaolínového cementu, ale jeho počiatočná pevnosť je nižšia ako u referenčného cementu. Analýza naznačuje, že to môže súvisieť so silnou aglomeráciou použitého kremíkového prášku a nedostatočnou disperziou v cementovej suspenzii.

(2) Li Keliang a kol. (2005) skúmali vplyv teploty kalcinácie, času kalcinácie a obsahu SiO2 a A12O3 v kaolíne na aktivitu metakaolínu s cieľom zlepšiť pevnosť cementového betónu. Vysokopevnostný betón a zeminové polyméry boli pripravené s použitím metakaolínu. Výsledky ukazujú, že pri obsahu metakaolínu 15 % a vodocementovom pomere 0,4 je pevnosť v tlaku po 28 dňoch 71,9 MPa. Pri obsahu metakaolínu 10 % a vodocementovom pomere 0,375 je pevnosť v tlaku po 28 dňoch 73,9 MPa. Navyše, pri obsahu metakaolínu 10 % jeho index aktivity dosahuje 114, čo je o 11,8 % viac ako pri rovnakom množstve kremíkového prášku. Preto sa predpokladá, že metakaolín sa môže použiť na prípravu vysokopevnostného betónu.

Bol skúmaný vzťah medzi axiálnym ťahovým napätím a deformáciou betónu s obsahom metakaolínu 0, 0,5 %, 10 % a 15 %. Zistilo sa, že so zvyšujúcim sa obsahom metakaolínu sa výrazne zvýšila maximálna deformácia axiálnej pevnosti v ťahu betónu a modul pružnosti v ťahu zostal v podstate nezmenený. Avšak pevnosť betónu v tlaku sa výrazne zvýšila, zatiaľ čo pomer pevnosti v tlaku sa zodpovedajúcim spôsobom znížil. Pevnosť v ťahu a pevnosť v tlaku betónu s obsahom kaolínu 15 % predstavujú 128 %, respektíve 184 % referenčného betónu.
Pri štúdiu spevňujúceho účinku ultrajemného prášku metakaolínu na betón sa zistilo, že pri rovnakej tekutosti sa pevnosť v tlaku a ohybová pevnosť malty s obsahom 10 % metakaolínu po 28 dňoch zvýšila o 6 % až 8 %. Vývoj počiatočnej pevnosti betónu zmiešaného s metakaolínom bol výrazne rýchlejší ako u štandardného betónu. V porovnaní s referenčným betónom má betón s obsahom 15 % metakaolínu 84 % nárast axiálnej pevnosti v tlaku v 3D a 80 % nárast axiálnej pevnosti v tlaku v 28d, zatiaľ čo statický modul pružnosti má 9 % nárast v 3D a 8 % nárast v 28d.

Bol skúmaný vplyv zmiešaného podielu metakaolínovej zeminy a trosky na pevnosť a trvanlivosť betónu. Výsledky ukazujú, že pridanie metakaolínu do troskového betónu zlepšuje pevnosť a trvanlivosť betónu a optimálny pomer trosky k cementu je okolo 3:7, čo vedie k ideálnej pevnosti betónu. Rozdiel v oblúku kompozitného betónu je o niečo vyšší ako u betónu s jednou troskou v dôsledku vplyvu sopečného popola metakaolínu. Jeho pevnosť v ťahu v medziach je vyššia ako u porovnávacieho betónu.

Spracovateľnosť, pevnosť v tlaku a trvanlivosť betónu boli skúmané použitím metakaolínu, popolčeka a trosky ako náhrady cementu a zmiešaním metakaolínu s popolčekom a troskou samostatne na prípravu betónu. Výsledky ukazujú, že keď metakaolín nahradí 5 % až 25 % cementu v rovnakých množstvách, pevnosť v tlaku betónu vo všetkých vekových kategóriách sa zlepší; keď sa metakaolín použije na nahradenie cementu o 20 % v rovnakých množstvách, pevnosť v tlaku v každej vekových kategóriách je ideálna a jeho pevnosť po 3., 7. a 28. dni je o 26,0 %, 14,3 % a 8,9 % vyššia ako u betónu bez pridaného metakaolínu. To naznačuje, že v prípade portlandského cementu typu II môže pridanie metakaolínu zlepšiť pevnosť pripraveného betónu.

Použitie oceľovej trosky, metakaolínu a iných materiálov ako hlavných surovín na výrobu geopolymérneho cementu namiesto tradičného portlandského cementu s cieľom dosiahnuť cieľ úspory energie, zníženia spotreby a premeny odpadu na poklad. Výsledky ukazujú, že pri obsahu ocele a popolčeka 20 % dosiahne pevnosť testovacieho bloku po 28 dňoch veľmi vysokú hodnotu (95,5 MPa). So zvyšujúcim sa množstvom pridanej oceľovej trosky môže tiež zohrávať určitú úlohu pri znižovaní zmršťovania geopolymérneho cementu.

Použitím technickej postupu „portlandský cement + aktívna minerálna prísada + vysokoúčinné činidlo na redukciu vody“, technológie magnetizovaného vodného betónu a konvenčných postupov prípravy sa uskutočnili experimenty s prípravou nízkouhlíkového a ultra vysokopevnostného troskobetónu s použitím surovín, ako sú kamene a troska, zo širokej škály lokálnych zdrojov. Výsledky naznačujú, že vhodné dávkovanie metakaolínu je 10 %. Pomer hmotnosti k pevnosti cementového príspevku na jednotku hmotnosti ultra vysokopevnostného troskobetónu je približne 4,17-krát vyšší ako u bežného betónu, 2,49-krát vyšší ako u vysokopevnostného betónu (HSC) a 2,02-krát vyšší ako u reaktívneho práškového betónu (RPC). Preto je ultra vysokopevnostný troskobetón pripravený s nízkym dávkovaním cementu smerom vývoja betónu v ére nízkouhlíkovej ekonomiky.

(3) Po pridaní kaolínu s mrazuvzdornosťou do betónu sa výrazne zmenší veľkosť pórov betónu, čo zlepšuje cyklus mrazenia a rozmrazovania betónu. Pri určitom počte cyklov mrazenia a rozmrazovania je modul pružnosti vzorky betónu s obsahom kaolínu 15 % vo veku 28 dní výrazne vyšší ako modul pružnosti referenčného betónu vo veku 28 dní. Kompozitná aplikácia metakaolínu a iných minerálnych ultrajemných práškov v betóne môže tiež výrazne zlepšiť trvanlivosť betónu.