1) Poboljšanje čvrstoće cementne kaše i morta jedno je od obilježja visokih performansi betona. Jedna od glavnih svrha dodavanja metakaolina je poboljšanje čvrstoće cementnog morta i betona.

Poon i sur., Njegova čvrstoća na 28d i 90d jednaka je čvrstoći metakaolinskog cementa, ali mu je rana čvrstoća niža od referentnog cementa. Analiza sugerira da bi to moglo biti povezano s jakom aglomeracijom korištenog silicijevog praha i nedovoljnom disperzijom u cementnoj kaši.

(2) Li Keliang i suradnici (2005.) proučavali su utjecaj temperature kalcinacije, vremena kalcinacije te sadržaja SiO2 i A12O3 u kaolinu na aktivnost metakaolina u poboljšanju čvrstoće cementnog betona. Visokočvrsti beton i polimeri tla pripremljeni su korištenjem metakaolina. Rezultati pokazuju da kada je sadržaj metakaolina 15% i omjer vode i cementa 0,4, tlačna čvrstoća nakon 28 dana iznosi 71,9 MPa. Kada je sadržaj metakaolina 10% i omjer vode i cementa 0,375, tlačna čvrstoća nakon 28 dana iznosi 73,9 MPa. Štoviše, kada je sadržaj metakaolina 10%, njegov indeks aktivnosti doseže 114, što je 11,8% više od iste količine silicijevog praha. Stoga se vjeruje da se metakaolin može koristiti za pripremu visokočvrstog betona.

Proučavan je odnos aksijalnog vlačnog naprezanja i deformacije betona s udjelom metakaolina od 0, 0,5%, 10% i 15%. Utvrđeno je da se s povećanjem udjela metakaolina vršna deformacija aksijalne vlačne čvrstoće betona značajno povećava, a modul vlačne elastičnosti ostaje u osnovi nepromijenjen. Međutim, tlačna čvrstoća betona značajno se povećava, dok se omjer tlačne čvrstoće odgovarajuće smanjuje. Vlačna i tlačna čvrstoća betona s udjelom kaolina od 15% iznose 128% odnosno 184% referentnog betona.
Prilikom proučavanja učinka jačanja ultrafinog praha metakaolina na beton, utvrđeno je da se pri istoj fluidnosti tlačna čvrstoća i čvrstoća na savijanje morta koji sadrži 10% metakaolina povećala za 6% do 8% nakon 28 dana. Rani razvoj čvrstoće betona pomiješanog s metakaolinom bio je znatno brži nego kod standardnog betona. U usporedbi s referentnim betonom, beton koji sadrži 15% metakaolina ima 84% povećanje aksijalne tlačne čvrstoće u 3D i 80% povećanje aksijalne tlačne čvrstoće u 28d, dok statički modul elastičnosti ima 9% povećanje u 3D i 8% povećanje u 28d.

Proučavan je utjecaj mješovitog udjela metakaolina u tlu i troske na čvrstoću i trajnost betona. Rezultati pokazuju da dodavanje metakaolina u beton od troske poboljšava čvrstoću i trajnost betona, a optimalni omjer troske i cementa je oko 3:7, što rezultira idealnom čvrstoćom betona. Razlika u luku kompozitnog betona nešto je veća nego kod betona s jednom troskom zbog učinka vulkanskog pepela metakaolina. Njegova vlačna čvrstoća cijepanjem veća je od one kod referentnog betona.

Obradivost, tlačna čvrstoća i trajnost betona proučavane su korištenjem metakaolina, letećeg pepela i troske kao zamjene za cement, te miješanjem metakaolina s letećim pepelom i troskom odvojeno za pripremu betona. Rezultati pokazuju da kada metakaolin zamijeni 5% do 25% cementa u jednakim količinama, tlačna čvrstoća betona u svim starostima se poboljšava; kada se metakaolin koristi za zamjenu cementa za 20% u jednakim količinama, tlačna čvrstoća u svakoj starosti je idealna, a njegova čvrstoća u 3d, 7d i 28d je 26,0%, 14,3% i 8,9% veća od čvrstoće betona bez dodatka metakaolina. To ukazuje na to da za portland cement tipa II, dodavanje metakaolina može poboljšati čvrstoću pripremljenog betona.

Korištenjem čelične troske, metakaolina i drugih materijala kao glavnih sirovina za pripremu geopolimernog cementa umjesto tradicionalnog portland cementa, postiže se cilj uštede energije, smanjenja potrošnje i pretvaranja otpada u blago. Rezultati pokazuju da kada je sadržaj čelika i letećeg pepela 20%, čvrstoća ispitnog bloka nakon 28 dana doseže vrlo visoku vrijednost (95,5 MPa). Kako se količina dodane čelične troske povećava, ona također može igrati određenu ulogu u smanjenju skupljanja geopolimernog cementa.

Koristeći tehnički postupak „Portland cement + aktivni mineralni dodatak + visokoučinkovito sredstvo za smanjenje vode“, tehnologiju magnetiziranog vodenog betona i konvencionalne postupke pripreme, provedeni su eksperimenti o pripremi niskougljičnog i ultra-visokočvrstog betona od kamene zgure korištenjem sirovina poput kamena i zgure iz širokog raspona lokalnih izvora. Rezultati pokazuju da je odgovarajuća doza metakaolina 10%. Omjer mase i čvrstoće doprinosa cementa po jedinici mase ultra-visokočvrstog betona od kamene zgure je oko 4,17 puta veći od običnog betona, 2,49 puta veći od betona visoke čvrstoće (HSC) i 2,02 puta veći od reaktivnog praškastog betona (RPC). Stoga je ultra-visokočvrstoćni beton od kamene zgure pripremljen s niskom dozom cementa smjer razvoja betona u eri niskougljične ekonomije.

(3) Nakon dodavanja kaolina otpornog na mraz u beton, veličina pora betona se znatno smanjuje, što poboljšava ciklus smrzavanja i odmrzavanja betona. Pod određenim brojem ciklusa smrzavanja i odmrzavanja, modul elastičnosti uzorka betona s 15% udjela kaolina u dobi od 28 dana znatno je veći od modula elastičnosti referentnog betona u dobi od 28 dana. Kompozitna primjena metakaolina i drugih mineralnih ultrafinih prahova u betonu također može znatno poboljšati trajnost betona.