1) Het verbeteren van de sterkte van cementmortel en betonmortel is een van de kenmerken van hoogwaardig beton. Een van de belangrijkste doelen van het toevoegen van metakaolien is het verbeteren van de sterkte van cementmortel en beton.

Poon et al. stellen vast dat de sterkte na 28 en 90 dagen gelijk is aan die van metakaolinecement, maar dat de vroege sterkte lager is dan die van het referentiecement. Analyse suggereert dat dit mogelijk verband houdt met de sterke agglomeratie van het gebruikte siliciumpoeder en onvoldoende dispersie in de cementbrij.

(2) Li Keliang et al. (2005) onderzochten de effecten van calcineertemperatuur, calcineertijd en het SiO2- en Al2O3-gehalte in kaolien op de activiteit van metakaolien om de sterkte van cementbeton te verbeteren. Metakaolien werden hogesterktebeton en bodempolymeren bereid. De resultaten tonen aan dat bij een metakaoliengehalte van 15% en een water-cementverhouding van 0,4 de druksterkte na 28 dagen 71,9 MPa bedraagt. Bij een metakaoliengehalte van 10% en een water-cementverhouding van 0,375 bedraagt ​​de druksterkte na 28 dagen 73,9 MPa. Bovendien bereikt de activiteitsindex bij een metakaoliengehalte van 10% een waarde van 114, wat 11,8% hoger is dan bij dezelfde hoeveelheid siliciumpoeder. Daarom wordt aangenomen dat metakaolien gebruikt kan worden voor de bereiding van hogesterktebeton.

De relatie tussen axiale trekspanning en rek van beton met 0, 0,5%, 10% en 15% metakaoliengehalte werd onderzocht. Er werd vastgesteld dat met een toenemend metakaoliengehalte de piekrek van de axiale treksterkte van het beton significant toenam, terwijl de trekelasticiteitsmodulus in principe onveranderd bleef. De druksterkte van het beton nam echter significant toe, terwijl de druksterkteverhouding navenant afnam. De treksterkte en druksterkte van beton met 15% kaoliengehalte bedragen respectievelijk 128% en 184% van die van het referentiebeton.
Bij onderzoek naar het versterkende effect van ultrafijn metakaolienpoeder op beton werd vastgesteld dat bij dezelfde vloeibaarheid de druksterkte en buigsterkte van mortel met 10% metakaolien na 28 dagen met 6% tot 8% toenamen. De vroege sterkteontwikkeling van beton gemengd met metakaolien verliep aanzienlijk sneller dan die van standaardbeton. Vergeleken met het referentiebeton vertoonde het beton met 15% metakaolien een toename van 84% in axiale druksterkte na 3D en een toename van 80% in axiale druksterkte na 28 dagen, terwijl de statische elasticiteitsmodulus met 9% toenam na 3D en met 8% na 28 dagen.

De invloed van een gemengde verhouding van metakaolienhoudende grond en slakken op de sterkte en duurzaamheid van beton werd onderzocht. De resultaten tonen aan dat de toevoeging van metakaolien aan slakkenbeton de sterkte en duurzaamheid van het beton verbetert, en dat de optimale verhouding tussen slakken en cement rond de 3:7 ligt, wat resulteert in een ideale betonsterkte. Het boogverschil van composietbeton is iets groter dan dat van enkelvoudig slakkenbeton, vanwege het effect van vulkanische as in de metakaolien. De splijtsterkte is hoger dan die van het referentiebeton.

De verwerkbaarheid, druksterkte en duurzaamheid van beton werden onderzocht door metakaolien, vliegas en slak als cementvervangers te gebruiken, en door metakaolien afzonderlijk met vliegas en slak te mengen om beton te bereiden. De resultaten tonen aan dat wanneer metakaolien 5% tot 25% van het cement vervangt in gelijke hoeveelheden, de druksterkte van het beton op alle leeftijden verbetert. Wanneer metakaolien 20% van het cement vervangt in gelijke hoeveelheden, is de druksterkte op elke leeftijd optimaal, en de sterkte na 3, 7 en 28 dagen is respectievelijk 26,0%, 14,3% en 8,9% hoger dan die van beton zonder metakaolien. Dit wijst erop dat de toevoeging van metakaolien aan Portlandcement type II de sterkte van het bereide beton kan verbeteren.

Het gebruik van staalslakken, metakaolien en andere materialen als belangrijkste grondstoffen voor de productie van geopolymeercement, in plaats van traditioneel Portlandcement, heeft als doel energiebesparing, vermindering van het verbruik en het omzetten van afval in waardevolle grondstoffen. De resultaten tonen aan dat bij een gehalte van 20% staalslakken en 20% vliegas de sterkte van het testblok na 28 dagen zeer hoog is (95,5 MPa). Naarmate de hoeveelheid toegevoegde staalslakken toeneemt, speelt dit ook een rol bij het verminderen van de krimp van het geopolymeercement.

Met behulp van de technische route "Portlandcement + actieve minerale toeslagstof + zeer effectief waterreducerend middel", gemagnetiseerde waterbetontechnologie en conventionele bereidingsprocessen, werden experimenten uitgevoerd met de bereiding van koolstofarm en ultrasterk steenslakbeton met grondstoffen zoals stenen en slakken uit een breed scala aan lokale bronnen. De resultaten tonen aan dat de optimale dosering metakaolien 10% bedraagt. De massa-sterkteverhouding van de cementbijdrage per eenheid massa van ultrasterk steenslakbeton is ongeveer 4,17 keer zo hoog als die van gewoon beton, 2,49 keer zo hoog als die van hogesterktebeton (HSC) en 2,02 keer zo hoog als die van reactief poederbeton (RPC). Daarom is ultrasterk steenslakbeton, bereid met een lage cementdosering, de richting voor betonontwikkeling in het tijdperk van de koolstofarme economie.

(3) Na toevoeging van vorstbestendige kaolien aan beton wordt de poriegrootte van het beton aanzienlijk verkleind, waardoor de vorst-dooicyclus van het beton verbetert. Bij een bepaald aantal vorst-dooicycli is de elasticiteitsmodulus van het betonmonster met 15% kaoliengehalte na 28 dagen aanzienlijk hoger dan die van het referentiebeton na 28 dagen. De gecombineerde toepassing van metakaolien en andere ultrafijne minerale poeders in beton kan de duurzaamheid van beton ook aanzienlijk verbeteren.