1) Sement məhlulunun və harçının möhkəmliyini artırmaq betonun yüksək performansının əlamətlərindən biridir. Metakaolin əlavə etməyin əsas məqsədlərindən biri sement harçının və betonun möhkəmliyini artırmaqdır.

Poon və digərləri, 28d və 90d-də möhkəmliyi metakaolin sementinin möhkəmliyinə bərabərdir, lakin ilkin möhkəmliyi etalon sementdən daha aşağıdır. Təhlil göstərir ki, bu, istifadə olunan silikon tozunun ağır şəkildə yığılması və sement məhlulunda qeyri-kafi dispersiya ilə əlaqəli ola bilər.

(2) Li Keliang və digərləri (2005) sement betonunun möhkəmliyini artırmaq üçün metakaolinin aktivliyinə kalsinasiya temperaturunun, kalsinasiya müddətinin və kaolindəki SiO2 və A12O3 tərkibinin təsirini araşdırdılar. Yüksək möhkəmlikli beton və torpaq polimerləri metakaolindən istifadə etməklə hazırlanmışdır. Nəticələr göstərir ki, metakaolinin tərkibi 15% və su sement nisbəti 0,4 olduqda, 28 gündə sıxılma gücü 71,9 MPa-dır. Metakaolinin tərkibi 10% və su sement nisbəti 0,375 olduqda, 28 gündə sıxılma gücü 73,9 MPa-dır. Bundan əlavə, metakaolinin tərkibi 10% olduqda, onun aktivlik indeksi 114-ə çatır ki, bu da eyni miqdarda silikon tozundan 11,8% yüksəkdir. Buna görə də, metakaolinin yüksək möhkəmlikli beton hazırlamaq üçün istifadə edilə biləcəyinə inanılır.

0, 0,5%, 10% və 15% metakaolin tərkibli betonun ox istiqamətində dartılma gərginliyi-deformasiya əlaqəsi öyrənilmişdir. Metakaolin tərkibinin artması ilə betonun ox istiqamətində dartılma möhkəmliyinin pik deformasiyasının əhəmiyyətli dərəcədə artdığı və dartılma elastiklik modulunun əsasən dəyişməz qaldığı aşkar edilmişdir. Lakin, betonun sıxılma möhkəmliyi əhəmiyyətli dərəcədə artmış, sıxılma möhkəmliyi nisbəti isə müvafiq olaraq azalmışdır. 15% kaolin tərkibli betonun dartılma möhkəmliyi və sıxılma möhkəmliyi müvafiq olaraq istinad betonunun 128% və 184%-ni təşkil edir.
Metakaolinin ultra incə tozunun betona möhkəmləndirmə təsirini araşdırarkən, eyni axıcılıq altında, 10% metakaolin tərkibli məhlulun sıxılma və əyilmə möhkəmliyinin 28 gündən sonra 6%-dən 8%-ə qədər artdığı aşkar edilmişdir. Metakaolinlə qarışdırılmış betonun erkən möhkəmlik inkişafı standart betona nisbətən xeyli sürətli olmuşdur. Etalon betonla müqayisədə, 15% metakaolin tərkibli betonun 3D ox sıxılma möhkəmliyində 84% və 28d ox sıxılma möhkəmliyində 80% artım var, statik elastiklik modulunun 3D-də 9% və 28d-də 8% artım var.

Metakaolin torpağı və şlakın qarışıq nisbətinin betonun möhkəmliyinə və davamlılığına təsiri öyrənilmişdir. Nəticələr göstərir ki, şlak betonuna metakaolin əlavə etmək betonun möhkəmliyini və davamlılığını artırır və şlakın sementə optimal nisbəti təxminən 3:7-dir və bu da ideal beton möhkəmliyinə gətirib çıxarır. Kompozit betonun qövs fərqi metakaolinin vulkanik kül effektinə görə tək şlak betonunkundan bir qədər yüksəkdir. Onun parçalanma möhkəmliyi etalon betonunkundan daha yüksəkdir.

Betonun işləmə qabiliyyəti, sıxılma möhkəmliyi və davamlılığı sementin əvəzediciləri kimi metakaolin, uçucu kül və şlakdan istifadə etməklə və beton hazırlamaq üçün metakaolini uçucu kül və şlakla ayrıca qarışdırmaqla öyrənilmişdir. Nəticələr göstərir ki, metakaolin bərabər miqdarda 5%-dən 25%-ə qədər sementi əvəz etdikdə, bütün yaşlarda betonun sıxılma möhkəmliyi artır; metakaolin sementi bərabər miqdarda 20% əvəz etmək üçün istifadə edildikdə, hər yaşda sıxılma möhkəmliyi idealdır və onun 3d, 7d və 28d-də möhkəmliyi metakaolin əlavə edilməmiş betondan müvafiq olaraq 26,0%, 14,3% və 8,9% yüksəkdir. Bu, II Tip Portland sementi üçün metakaolin əlavə etməyin hazırlanmış betonun möhkəmliyini artıra biləcəyini göstərir.

Enerjiyə qənaət, istehlakın azaldılması və tullantıların xəzinəyə çevrilməsi məqsədinə çatmaq üçün ənənəvi Portland sementi əvəzinə geopolimer sement hazırlamaq üçün əsas xammal kimi polad şlak, metakaolin və digər materiallardan istifadə olunur. Nəticələr göstərir ki, poladın və uçucu külün tərkibi 20% olduqda, 28 gün ərzində sınaq blokunun möhkəmliyi çox yüksək səviyyəyə (95,5MPa) çatır. Əlavə edilən polad şlak miqdarı artdıqca, geopolimer sementin büzülməsinin azaldılmasında da müəyyən rol oynaya bilər.

“Portland sementi+aktiv mineral qatqısı+yüksək səmərəli su azaldıcı maddə” texniki marşrutu, maqnitləşdirilmiş su beton texnologiyası və ənənəvi hazırlama proseslərindən istifadə edərək, geniş çeşiddə yerli mənbələrdən daş və şlak kimi xammallardan istifadə edərək aşağı karbonlu və ultra yüksək möhkəmlikli daş şlak betonunun hazırlanması üzrə təcrübələr aparılmışdır. Nəticələr göstərir ki, metakaolinin müvafiq dozası 10% təşkil edir. Ultra yüksək möhkəmlikli daş şlak betonunun vahid kütləsinə düşən sement töhfəsinin kütlə-möhkəmlik nisbəti adi betondan təxminən 4,17 dəfə, yüksək möhkəmlikli betondan (HSC) 2,49 dəfə və reaktiv toz betondan (RPC) 2,02 dəfə çoxdur. Buna görə də, aşağı dozalı sementlə hazırlanmış ultra yüksək möhkəmlikli daş şlak betonu aşağı karbonlu iqtisadiyyat dövründə betonun inkişaf istiqamətidir.

(3) Betona şaxtaya davamlı kaolin əlavə edildikdən sonra betonun məsamə ölçüsü xeyli azalır və bu da betonun donma-ərimə dövrünü yaxşılaşdırır. Müəyyən sayda donma-ərimə dövrləri altında, 28 günlük yaşda 15% kaolin tərkibli beton nümunəsinin elastiklik modulu 28 günlük yaşda istinad betonundan xeyli yüksəkdir. Betonda metakaolin və digər mineral ultra incə tozların kompozit tətbiqi də betonun davamlılığını xeyli artıra bilər.