1) Tsement shlamlari va ohaklarining mustahkamligini oshirish betonning yuqori samaradorligining o'ziga xos xususiyatlaridan biridir. Metakaolin qo'shishning asosiy maqsadlaridan biri tsement ohaklari va betonlarining mustahkamligini oshirishdir.

Poon va boshqalar, Uning 28d va 90d da mustahkamligi metakaolin tsementiga teng, ammo uning dastlabki mustahkamligi standart tsementdan pastroq. Tahlillar shuni ko'rsatadiki, bu ishlatilgan kremniy kukunining kuchli aglomeratsiyasi va tsement shlamida yetarlicha dispersiyalanmaganligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.

(2) Li Keliang va boshqalar (2005) sement betonining mustahkamligini oshirish uchun metakaolin faolligiga kalsinatsiya harorati, kalsinatsiya vaqti va kaolin tarkibidagi SiO2 va A12O3 miqdorining ta'sirini o'rganib chiqdilar. Yuqori mustahkamlikdagi beton va tuproq polimerlari metakaolin yordamida tayyorlandi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, metakaolin miqdori 15% va suv tsement nisbati 0,4 bo'lganda, 28 kunlik siqilish kuchi 71,9 MPa ni tashkil qiladi. Metakaolin miqdori 10% va suv tsement nisbati 0,375 bo'lganda, 28 kunlik siqilish kuchi 73,9 MPa ni tashkil qiladi. Bundan tashqari, metakaolin miqdori 10% bo'lganda, uning faollik indeksi 114 ga etadi, bu bir xil miqdordagi kremniy kukunidan 11,8% yuqori. Shuning uchun metakaolin yuqori mustahkamlikdagi beton tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin deb ishoniladi.

0, 0,5%, 10% va 15% metakaolin miqdoriga ega betonning eksenel cho'zilish kuchlanish-deformatsiya munosabati o'rganildi. Metakaolin miqdorining oshishi bilan betonning eksenel cho'zilish kuchining eng yuqori deformatsiyasi sezilarli darajada oshgani va cho'zilish elastiklik moduli deyarli o'zgarishsiz qolganligi aniqlandi. Biroq, betonning siqish kuchi sezilarli darajada oshdi, siqish kuchi nisbati esa mos ravishda pasaydi. 15% kaolin miqdoriga ega betonning cho'zilish kuchi va siqish kuchi mos ravishda mos ravishda mos keladigan betonning 128% va 184% ni tashkil qiladi.
Metakaolinning ultra yupqa kukunining betonga mustahkamlovchi ta'sirini o'rganishda, xuddi shu suyuqlik ostida, 10% metakaolin o'z ichiga olgan ohakning siqilish kuchi va egilish kuchi 28 kundan keyin 6% dan 8% gacha oshgani aniqlandi. Metakaolin bilan aralashtirilgan betonning dastlabki mustahkamlik rivojlanishi standart betonga qaraganda ancha tezroq bo'ldi. Etakchi beton bilan taqqoslaganda, 15% metakaolin o'z ichiga olgan beton 3D eksenel siqilish kuchida 84% ga va 28d eksenel siqilish kuchida 80% ga oshgan, statik elastik modul esa 3D da 9% ga va 28d da 8% ga oshgan.

Metakaolin tuprog'i va shlakning aralash nisbatining betonning mustahkamligi va chidamliligiga ta'siri o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, shlakli betonga metakaolin qo'shilishi betonning mustahkamligi va chidamliligini oshiradi va shlakning tsementga optimal nisbati taxminan 3:7 ni tashkil etadi, bu esa ideal beton mustahkamligiga olib keladi. Kompozit betonning ark farqi metakaolinning vulqon kulining ta'siri tufayli yakka shlakli betonnikiga qaraganda biroz yuqoriroq. Uning parchalanish kuchi standart betonnikiga qaraganda yuqoriroq.

Betonning ishchanligi, siqilish kuchi va chidamliligi sement o'rnini bosuvchi sifatida metakaolin, uchuvchi kul va shlakdan foydalanish va beton tayyorlash uchun metakaolinni uchuvchi kul va shlak bilan alohida aralashtirish orqali o'rganildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, metakaolin 5% dan 25% gacha sementni teng miqdorda almashtirganda, barcha yoshdagi betonning siqilish kuchi yaxshilanadi; metakaolin sementni teng miqdorda 20% ga almashtirish uchun ishlatilganda, har bir yoshdagi siqilish kuchi ideal hisoblanadi va uning 3d, 7d va 28d da mustahkamligi metakaolin qo'shilmagan betonnikiga nisbatan mos ravishda 26,0%, 14,3% va 8,9% yuqori. Bu shuni ko'rsatadiki, II turdagi Portland tsementi uchun metakaolin qo'shish tayyorlangan betonning mustahkamligini oshirishi mumkin.

Energiyani tejash, iste'molni kamaytirish va chiqindilarni xazinaga aylantirish maqsadiga erishish uchun an'anaviy Portland tsementi o'rniga geopolimer tsement tayyorlash uchun asosiy xom ashyo sifatida po'lat shlak, metakaolin va boshqa materiallardan foydalanish. Natijalar shuni ko'rsatadiki, po'lat va uchuvchi kulning miqdori 20% bo'lganda, sinov blokining mustahkamligi 28 kun ichida juda yuqori (95,5MPa) ga etadi. Qo'shilgan po'lat shlak miqdori oshgani sayin, u geopolimer tsementning qisqarishini kamaytirishda ham ma'lum rol o'ynashi mumkin.

"Portland tsementi + faol mineral qo'shimcha + yuqori samarali suvni kamaytiruvchi vosita" texnik yo'nalishi, magnitlangan suvli beton texnologiyasi va an'anaviy tayyorlash jarayonlaridan foydalangan holda, turli xil mahalliy manbalardan olingan toshlar va shlaklar kabi xom ashyolardan foydalangan holda kam uglerodli va o'ta yuqori mustahkamlikdagi tosh shlakli beton tayyorlash bo'yicha tajribalar o'tkazildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, metakaolinning tegishli dozasi 10% ni tashkil qiladi. O'ta yuqori mustahkamlikdagi tosh shlakli betonning birlik massasiga sementning massaga nisbati oddiy betonga nisbatan taxminan 4,17 baravar, yuqori mustahkamlikdagi betonga (HSC) nisbatan 2,49 baravar va reaktiv kukunli betonga (RPC) nisbatan 2,02 baravar ko'p. Shuning uchun, past dozali sement bilan tayyorlangan o'ta yuqori mustahkamlikdagi tosh shlakli beton past uglerodli iqtisodiyot davrida betonning rivojlanish yo'nalishi hisoblanadi.

(3) Betonga sovuqqa chidamli kaolin qo'shilgandan so'ng, betonning g'ovak hajmi sezilarli darajada kamayadi, bu esa betonning muzlash-eritish siklini yaxshilaydi. Muayyan miqdordagi muzlash-eritish sikllari ostida, 28 kunlik yoshdagi 15% kaolin miqdoriga ega beton namunasining elastiklik moduli 28 kunlik yoshdagi mos yozuvlar betonnikidan sezilarli darajada yuqori bo'ladi. Betonga metakaolin va boshqa mineral ultra yupqa kukunlarning kompozit qo'llanilishi ham betonning mustahkamligini sezilarli darajada oshirishi mumkin.