1) Zlepšení pevnosti cementové kaše a malty je jedním z charakteristických znaků vysokého výkonu betonu. Jedním z hlavních účelů přidání metakaolinu je zlepšení pevnosti cementové malty a betonu.

Poon a kol., Jeho pevnost při 28 dnech a 90 dnech je srovnatelná s pevností metakaolinového cementu, ale jeho počáteční pevnost je nižší než u referenčního cementu. Analýza naznačuje, že to může souviset s výraznou aglomerací použitého křemíkového prášku a jeho nedostatečnou disperzí v cementové suspenzi.

(2) Li Keliang a kol. (2005) studovali vliv teploty kalcinace, doby kalcinace a obsahu SiO2 a A12O3 v kaolinu na aktivitu metakaolinu za účelem zlepšení pevnosti cementového betonu. Vysoce pevný beton a zeminné polymery byly připraveny s použitím metakaolinu. Výsledky ukazují, že při obsahu metakaolinu 15 % a vodocementovém poměru 0,4 je pevnost v tlaku po 28 dnech 71,9 MPa. Při obsahu metakaolinu 10 % a vodocementovém poměru 0,375 je pevnost v tlaku po 28 dnech 73,9 MPa. Navíc při obsahu metakaolinu 10 % dosahuje jeho index aktivity 114, což je o 11,8 % více než u stejného množství křemíkového prášku. Proto se předpokládá, že metakaolin lze použít k přípravě vysokopevnostního betonu.

Byl studován vztah mezi axiálním tahovým napětím a deformací betonu s obsahem metakaolinu 0, 0,5 %, 10 % a 15 %. Bylo zjištěno, že se zvyšujícím se obsahem metakaolinu se výrazně zvyšuje maximální deformace axiální pevnosti v tahu betonu a modul pružnosti v tahu zůstává v podstatě nezměněn. Pevnost betonu v tlaku se však výrazně zvýšila, zatímco poměr pevnosti v tlaku se odpovídajícím způsobem snížil. Pevnost v tahu a pevnost v tlaku betonu s obsahem kaolinu 15 % činí 128 %, respektive 184 % referenčního betonu.
Při studiu zpevňujícího účinku ultrajemného prášku metakaolinu na beton bylo zjištěno, že za stejné tekutosti se pevnost v tlaku a pevnost v ohybu malty obsahující 10 % metakaolinu po 28 dnech zvýšila o 6 % až 8 %. Počáteční vývoj pevnosti betonu smíchaného s metakaolinem byl výrazně rychlejší než u standardního betonu. Ve srovnání s referenčním betonem má beton obsahující 15 % metakaolinu 84% nárůst axiální pevnosti v tlaku ve 3D a 80% nárůst axiální pevnosti v tlaku po 28d, zatímco statický modul pružnosti má 9% nárůst ve 3D a 8% nárůst ve 28d.

Byl studován vliv smíšeného poměru metakaolinové zeminy a strusky na pevnost a trvanlivost betonu. Výsledky ukazují, že přidání metakaolinu do struskového betonu zlepšuje pevnost a trvanlivost betonu a optimální poměr strusky k cementu je přibližně 3:7, což vede k ideální pevnosti betonu. Rozdíl v klenutí kompozitního betonu je o něco vyšší než u betonu s jednou struskou v důsledku vlivu sopečného popela metakaolinu. Jeho pevnost v tahu v lomu je vyšší než u referenčního betonu.

Zpracovatelnost, pevnost v tlaku a trvanlivost betonu byly studovány s použitím metakaolinu, popílku a strusky jako náhrady cementu a smícháním metakaolinu s popílkem a struskou samostatně pro přípravu betonu. Výsledky ukazují, že když metakaolin nahradí 5 % až 25 % cementu ve stejném množství, pevnost v tlaku betonu ve všech stářích se zlepší; když se metakaolin použije k nahrazení cementu o 20 % ve stejném množství, pevnost v tlaku v každém stáří je ideální a jeho pevnost ve 3., 7. a 28. dni je o 26,0 %, 14,3 % a 8,9 % vyšší než u betonu bez přidaného metakaolinu. To naznačuje, že u portlandského cementu typu II může přidání metakaolinu zlepšit pevnost připraveného betonu.

Použití ocelové strusky, metakaolinu a dalších materiálů jako hlavních surovin pro výrobu geopolymerního cementu namísto tradičního portlandského cementu za účelem dosažení cíle úspory energie, snížení spotřeby a přeměny odpadu na poklad. Výsledky ukazují, že při obsahu oceli a popílku 20 % dosahuje pevnost zkušebního bloku po 28 dnech velmi vysoké hodnoty (95,5 MPa). S rostoucím množstvím přidané ocelové strusky může také hrát určitou roli při snižování smršťování geopolymerního cementu.

S využitím technické postupu „portlandský cement + aktivní minerální přísada + vysoce účinné redukční činidlo pro vodu“, technologie magnetizovaného vodního betonu a konvenčních postupů přípravy byly provedeny experimenty s přípravou nízkouhlíkového a ultravysokopevnostního struskového betonu s použitím surovin, jako jsou kameny a struska, z široké škály místních zdrojů. Výsledky ukazují, že vhodné dávkování metakaolinu je 10 %. Poměr hmotnosti k pevnosti cementového podílu na jednotku hmotnosti ultravysokopevnostního struskového betonu je přibližně 4,17krát vyšší než u běžného betonu, 2,49krát vyšší než u vysokopevnostního betonu (HSC) a 2,02krát vyšší než u reaktivního práškového betonu (RPC). Ultravysokopevnostní struskový beton připravený s nízkým dávkováním cementu je proto směrem vývoje betonu v éře nízkouhlíkové ekonomiky.

(3) Po přidání kaolinu s mrazuvzdorností do betonu se výrazně zmenší velikost pórů betonu, což zlepšuje cyklus mrazení a tání betonu. Po určitém počtu cyklů mrazení a tání je modul pružnosti vzorku betonu s 15% obsahem kaolinu ve stáří 28 dnů výrazně vyšší než u referenčního betonu ve stáří 28 dnů. Kompozitní aplikace metakaolinu a dalších minerálních ultrajemných prášků v betonu může také výrazně zlepšit trvanlivost betonu.