1) Η βελτίωση της αντοχής του τσιμεντοκονιάματος και του κονιάματος είναι ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της υψηλής απόδοσης του σκυροδέματος. Ένας από τους κύριους σκοπούς της προσθήκης μετακαολίνη είναι η βελτίωση της αντοχής του τσιμεντοκονιάματος και του σκυροδέματος.

Poon et al, Η αντοχή του στις 28d και 90d είναι ισοδύναμη με αυτή του τσιμέντου μετακαολίνη, αλλά η αρχική του αντοχή είναι χαμηλότερη από το τσιμέντο αναφοράς. Η ανάλυση υποδηλώνει ότι αυτό μπορεί να σχετίζεται με τη σοβαρή συσσωμάτωση της χρησιμοποιούμενης σκόνης πυριτίου και την ανεπαρκή διασπορά στο πολτό τσιμέντου.

(2) Οι Li Keliang et al. (2005) μελέτησαν τις επιδράσεις της θερμοκρασίας πύρωσης, του χρόνου πύρωσης και της περιεκτικότητας σε SiO2 και A12O3 στον καολίνη στη δραστικότητα του μετακαολίνη για τη βελτίωση της αντοχής του τσιμεντοειδούς σκυροδέματος. Πολυμερή σκυροδέματος και εδάφους υψηλής αντοχής παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας μετακαολίνη. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όταν η περιεκτικότητα σε μετακαολίνη είναι 15% και η αναλογία νερού-τσιμέντου είναι 0,4, η αντοχή σε θλίψη στις 28 ημέρες είναι 71,9 MPa. Όταν η περιεκτικότητα σε μετακαολίνη είναι 10% και η αναλογία νερού-τσιμέντου είναι 0,375, η αντοχή σε θλίψη στις 28 ημέρες είναι 73,9 MPa. Επιπλέον, όταν η περιεκτικότητα σε μετακαολίνη είναι 10%, ο δείκτης δραστικότητάς της φτάνει το 114, που είναι 11,8% υψηλότερος από την ίδια ποσότητα σκόνης πυριτίου. Επομένως, πιστεύεται ότι ο μετακαολίνης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή σκυροδέματος υψηλής αντοχής.

Μελετήθηκε η σχέση αξονικής εφελκυστικής τάσης-παραμόρφωσης σκυροδέματος με περιεκτικότητα σε μετακαολίνη 0, 0,5%, 10% και 15%. Διαπιστώθηκε ότι με την αύξηση της περιεκτικότητας σε μετακαολίνη, η μέγιστη παραμόρφωση της αξονικής εφελκυστικής αντοχής του σκυροδέματος αυξήθηκε σημαντικά και το μέτρο ελαστικότητας σε εφελκυσμό παρέμεινε ουσιαστικά αμετάβλητο. Ωστόσο, η θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος αυξήθηκε σημαντικά, ενώ ο λόγος θλιπτικής αντοχής μειώθηκε αντίστοιχα. Η εφελκυστική αντοχή και η θλιπτική αντοχή του σκυροδέματος με περιεκτικότητα σε καολίνη 15% είναι 128% και 184% του σκυροδέματος αναφοράς, αντίστοιχα.
Κατά τη μελέτη της ενισχυτικής δράσης της εξαιρετικά λεπτής σκόνης μετακαολίνη στο σκυρόδεμα, διαπιστώθηκε ότι υπό την ίδια ρευστότητα, η αντοχή σε θλίψη και η αντοχή σε κάμψη του κονιάματος που περιείχε 10% μετακαολίνη αυξήθηκαν κατά 6% έως 8% μετά από 28 ημέρες. Η πρώιμη ανάπτυξη αντοχής του σκυροδέματος αναμεμειγμένου με μετακαολίνη ήταν σημαντικά ταχύτερη από αυτή του τυπικού σκυροδέματος. Σε σύγκριση με το σκυρόδεμα αναφοράς, το σκυρόδεμα που περιείχε 15% μετακαολίνη παρουσίασε αύξηση 84% στην αξονική αντοχή σε θλίψη 3D και αύξηση 80% στην αξονική αντοχή σε θλίψη 28d, ενώ το στατικό μέτρο ελαστικότητας παρουσίασε αύξηση 9% στην 3D και αύξηση 8% στην 28d.

Μελετήθηκε η επίδραση της μικτής αναλογίας εδάφους μετακαολίνη και σκωρίας στην αντοχή και την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η προσθήκη μετακαολίνη στο σκυρόδεμα με σκωρία βελτιώνει την αντοχή και την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος, και η βέλτιστη αναλογία σκωρίας προς τσιμέντο είναι περίπου 3:7, με αποτέλεσμα την ιδανική αντοχή του σκυροδέματος. Η διαφορά καμάρας του σύνθετου σκυροδέματος είναι ελαφρώς υψηλότερη από αυτή του σκυροδέματος με απλή σκωρία λόγω της επίδρασης ηφαιστειακής τέφρας του μετακαολίνη. Η αντοχή του σε διάσπαση σε εφελκυσμό είναι υψηλότερη από αυτή του σκυροδέματος αναφοράς.

Η εργασιμότητα, η αντοχή σε θλίψη και η ανθεκτικότητα του σκυροδέματος μελετήθηκαν χρησιμοποιώντας μετακαολίνη, ιπτάμενη τέφρα και σκωρία ως υποκατάστατα του τσιμέντου, και αναμειγνύοντας μετακαολίνη με ιπτάμενη τέφρα και σκωρία ξεχωριστά για την παρασκευή σκυροδέματος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όταν η μετακαολίνη αντικαθιστά το τσιμέντο σε ποσοστό 5% έως 25% σε ίσες ποσότητες, η αντοχή σε θλίψη του σκυροδέματος σε όλες τις ηλικίες βελτιώνεται. Όταν η μετακαολίνη χρησιμοποιείται για να αντικαταστήσει το τσιμέντο κατά 20% σε ίσες ποσότητες, η αντοχή σε θλίψη σε κάθε ηλικία είναι ιδανική και η αντοχή της στις 3d, 7d και 28d είναι 26,0%, 14,3% και 8,9% υψηλότερη από αυτή του σκυροδέματος χωρίς προσθήκη μετακαολίνη, αντίστοιχα. Αυτό δείχνει ότι για το τσιμέντο Portland Τύπου II, η προσθήκη μετακαολίνη μπορεί να βελτιώσει την αντοχή του παρασκευασμένου σκυροδέματος.

Χρησιμοποιώντας σκωρία χάλυβα, μετακαολίνη και άλλα υλικά ως κύριες πρώτες ύλες για την παρασκευή γεωπολυμερούς τσιμέντου αντί του παραδοσιακού τσιμέντου Portland, προκειμένου να επιτευχθεί ο στόχος της εξοικονόμησης ενέργειας, της μείωσης της κατανάλωσης και της μετατροπής των αποβλήτων σε θησαυρό. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όταν η περιεκτικότητα σε χάλυβα και ιπτάμενη τέφρα είναι και οι δύο 20%, η αντοχή του μπλοκ δοκιμής στις 28 ημέρες φτάνει πολύ υψηλά (95,5 MPa). Καθώς η ποσότητα της προστιθέμενης σκωρίας χάλυβα αυξάνεται, μπορεί επίσης να διαδραματίσει κάποιο ρόλο στη μείωση της συρρίκνωσης του γεωπολυμερούς τσιμέντου.

Χρησιμοποιώντας την τεχνική οδό «Τσιμέντο Portland + ενεργό ορυκτό πρόσμικτο + υψηλής απόδοσης μειωτικό παράγοντα νερού», την τεχνολογία μαγνητισμένου σκυροδέματος με νερό και συμβατικές διαδικασίες παρασκευής, διεξήχθησαν πειράματα για την παρασκευή σκυροδέματος από σκωρία πέτρας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα και εξαιρετικά υψηλής αντοχής χρησιμοποιώντας πρώτες ύλες όπως πέτρες και σκωρία από ένα ευρύ φάσμα τοπικών πηγών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η κατάλληλη δοσολογία μετακαολίνη είναι 10%. Ο λόγος μάζας προς αντοχή της συνεισφοράς τσιμέντου ανά μονάδα μάζας σκυροδέματος από σκωρία πέτρας εξαιρετικά υψηλής αντοχής είναι περίπου 4,17 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του συνηθισμένου σκυροδέματος, 2,49 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του σκυροδέματος υψηλής αντοχής (HSC) και 2,02 φορές μεγαλύτερος από αυτόν του σκυροδέματος σε σκόνη (RPC). Επομένως, το σκυρόδεμα από σκωρία πέτρας εξαιρετικά υψηλής αντοχής που παρασκευάζεται με τσιμέντο χαμηλής δοσολογίας είναι η κατεύθυνση ανάπτυξης σκυροδέματος στην εποχή της οικονομίας χαμηλών εκπομπών άνθρακα.

(3) Μετά την προσθήκη καολίνη με αντοχή στον παγετό στο σκυρόδεμα, το μέγεθος των πόρων του σκυροδέματος μειώνεται σημαντικά, βελτιώνοντας τον κύκλο ψύξης-απόψυξης του σκυροδέματος. Υπό έναν ορισμένο αριθμό κύκλων ψύξης-απόψυξης, το μέτρο ελαστικότητας του δείγματος σκυροδέματος με περιεκτικότητα σε καολίνη 15% σε ηλικία 28 ημερών είναι σημαντικά υψηλότερο από αυτό του σκυροδέματος αναφοράς σε ηλικία 28 ημερών. Η σύνθετη εφαρμογή μετακαολίνη και άλλων ορυκτών εξαιρετικά λεπτών σκονών στο σκυρόδεμα μπορεί επίσης να βελτιώσει σημαντικά την ανθεκτικότητα του σκυροδέματος.