1) ცემენტის ხსნარისა და ნაღმტყორცნის სიმტკიცის გაუმჯობესება ბეტონის მაღალი ხარისხის ერთ-ერთი დამახასიათებელი ნიშანია. მეტაკაოლინის დამატების ერთ-ერთი მთავარი მიზანი ცემენტის ხსნარისა და ბეტონის სიმტკიცის გაუმჯობესებაა.

პუნი და სხვ., მისი სიმტკიცე 28d და 90d-ზე მეტაკაოლინის ცემენტის სიმტკიცის ექვივალენტურია, მაგრამ მისი ადრეული სიმტკიცე საორიენტაციო ცემენტზე დაბალია. ანალიზი აჩვენებს, რომ ეს შეიძლება დაკავშირებული იყოს გამოყენებული სილიციუმის ფხვნილის ძლიერ აგლომერაციასთან და ცემენტის ნალექში არასაკმარის დისპერსიასთან.

(2) ლი კელიანგმა და სხვებმა (2005) შეისწავლეს კაოლინში კალცინაციის ტემპერატურის, კალცინაციის დროის და SiO2 და A12O3 შემცველობის გავლენა მეტაკაოლინის აქტივობაზე ცემენტ-ბეტონის სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად. მაღალი სიმტკიცის ბეტონი და ნიადაგის პოლიმერები მომზადდა მეტაკაოლინის გამოყენებით. შედეგები აჩვენებს, რომ როდესაც მეტაკაოლინის შემცველობა 15%-ია და წყლისა და ცემენტის თანაფარდობა 0.4-ია, შეკუმშვის სიმტკიცე 28 დღის შემდეგ არის 71.9 მპა. როდესაც მეტაკაოლინის შემცველობა 10%-ია და წყლისა და ცემენტის თანაფარდობა 0.375-ია, შეკუმშვის სიმტკიცე 28 დღის შემდეგ არის 73.9 მპა. უფრო მეტიც, როდესაც მეტაკაოლინის შემცველობა 10%-ია, მისი აქტივობის ინდექსი აღწევს 114-ს, რაც 11.8%-ით მეტია სილიციუმის ფხვნილის იმავე რაოდენობაზე. ამიტომ, ითვლება, რომ მეტაკაოლინის გამოყენება შესაძლებელია მაღალი სიმტკიცის ბეტონის დასამზადებლად.

შესწავლილი იქნა 0, 0.5%, 10% და 15% მეტაკაოლინის შემცველობის მქონე ბეტონის ღერძული დაჭიმვის დაძაბულობა-დეფორმაციის თანაფარდობა. დადგინდა, რომ მეტაკაოლინის შემცველობის ზრდასთან ერთად, ბეტონის ღერძული დაჭიმვის სიმტკიცის პიკური დეფორმაცია მნიშვნელოვნად გაიზარდა, ხოლო დაჭიმვის ელასტიურობის მოდული ძირითადად უცვლელი დარჩა. თუმცა, ბეტონის შეკუმშვის სიმტკიცე მნიშვნელოვნად გაიზარდა, ხოლო შეკუმშვის სიმტკიცის კოეფიციენტი შესაბამისად შემცირდა. 15% კაოლინის შემცველობის მქონე ბეტონის დაჭიმვის სიმტკიცე შესაბამისად საცნობარო ბეტონის 128% და 184%-ს შეადგენს.
მეტაკაოლინის ულტრაწვრილი ფხვნილის ბეტონზე გამაგრების ეფექტის შესწავლისას დადგინდა, რომ იგივე სითხის პირობებში, 10%-იანი მეტაკაოლინის შემცველი ნაღმტყორცნის შეკუმშვისა და მოხრის სიმტკიცე 28 დღის შემდეგ 6%-დან 8%-მდე გაიზარდა. მეტაკაოლინთან შერეული ბეტონის ადრეული სიმტკიცის განვითარება მნიშვნელოვნად უფრო სწრაფი იყო, ვიდრე სტანდარტული ბეტონის. საორიენტაციო ბეტონთან შედარებით, 15%-იანი მეტაკაოლინის შემცველ ბეტონს სამგანზომილებიანი ღერძული შეკუმშვის სიმტკიცე 84%-ით და 28d ღერძული შეკუმშვის სიმტკიცე 80%-ით აქვს გაზრდილი, ხოლო სტატიკური ელასტიურობის მოდული სამგანზომილებიანში 9%-ით და 28d ღერძულ შეკუმშვის სიმტკიცე 8%-ით არის გაზრდილი.

შესწავლილი იქნა მეტაკაოლინის ნიადაგისა და წიდის შერეული პროპორციის გავლენა ბეტონის სიმტკიცესა და გამძლეობაზე. შედეგები აჩვენებს, რომ წიდიან ბეტონში მეტაკაოლინის დამატება აუმჯობესებს ბეტონის სიმტკიცესა და გამძლეობას, ხოლო წიდისა და ცემენტის ოპტიმალური თანაფარდობა დაახლოებით 3:7-ია, რაც ბეტონის იდეალურ სიმტკიცეს იწვევს. კომპოზიტური ბეტონის თაღოვანი სხვაობა ოდნავ მაღალია ერთწიდიან ბეტონთან შედარებით მეტაკაოლინის ვულკანური ფერფლის ეფექტის გამო. მისი გახლეჩისადმი დაჭიმვისადმი სიმტკიცე უფრო მაღალია, ვიდრე საორიენტაციო ბეტონის.

ბეტონის დამუშავებადობა, შეკუმშვის სიმტკიცე და გამძლეობა შესწავლილი იქნა მეტაკაოლინის, ნაცრისა და წიდის გამოყენებით ცემენტის შემცვლელად და მეტაკაოლინის ნაცარსა და წიდასთან ცალ-ცალკე შერევით ბეტონის მოსამზადებლად. შედეგები აჩვენებს, რომ როდესაც მეტაკაოლინი თანაბარი რაოდენობით ცვლის 5%-დან 25%-მდე ცემენტს, ბეტონის შეკუმშვის სიმტკიცე ყველა ასაკში უმჯობესდება; როდესაც მეტაკაოლინი გამოიყენება ცემენტის 20%-ით თანაბარი რაოდენობით ჩასანაცვლებლად, შეკუმშვის სიმტკიცე თითოეულ ასაკში იდეალურია და მისი სიმტკიცე 3d, 7d და 28d სიმძიმის დროს შესაბამისად 26.0%-ით, 14.3%-ით და 8.9%-ით მეტია, ვიდრე ბეტონის სიმტკიცე მეტაკაოლინის გარეშე. ეს მიუთითებს, რომ II ტიპის პორტლანდცემენტისთვის მეტაკაოლინის დამატებამ შეიძლება გააუმჯობესოს მომზადებული ბეტონის სიმტკიცე.

ენერგიის დაზოგვის, მოხმარების შემცირებისა და ნარჩენების საგანძურად გადაქცევის მიზნის მისაღწევად, ტრადიციული პორტლანდცემენტის ნაცვლად გეოპოლიმერული ცემენტის დასამზადებლად გამოიყენება ფოლადის წიდა, მეტაკაოლინი და სხვა მასალები, როგორც ძირითადი ნედლეული. შედეგები აჩვენებს, რომ როდესაც ფოლადისა და ნაცრის შემცველობა ერთდროულად 20%-ია, საცდელი ბლოკის სიმტკიცე 28 დღის შემდეგ ძალიან მაღალ დონეს აღწევს (95.5 მპა). დამატებული ფოლადის წიდის რაოდენობის ზრდასთან ერთად, მას ასევე შეუძლია გარკვეული როლი შეასრულოს გეოპოლიმერული ცემენტის შეკუმშვის შემცირებაში.

„პორტლენდის ცემენტი + აქტიური მინერალური ნარევები + მაღალი ეფექტურობის წყლის შემამცირებელი აგენტის“ ტექნიკური გზის, მაგნიტიზებული წყლის ბეტონის ტექნოლოგიისა და ტრადიციული მომზადების პროცესების გამოყენებით, ჩატარდა ექსპერიმენტები დაბალი ნახშირბადის და ულტრამაღალი სიმტკიცის ქვის წიდის ბეტონის მომზადებაზე, ისეთი ნედლეულის გამოყენებით, როგორიცაა ქვები და წიდა ადგილობრივი წყაროების ფართო სპექტრიდან. შედეგები მიუთითებს, რომ მეტაკაოლინის შესაბამისი დოზაა 10%. ულტრამაღალი სიმტკიცის ქვის წიდის ბეტონის ერთეულ მასაზე ცემენტის წვლილის მასისა და სიმტკიცის თანაფარდობა დაახლოებით 4.17-ჯერ მეტია ჩვეულებრივი ბეტონის წილთან შედარებით, 2.49-ჯერ მაღალი სიმტკიცის ბეტონის (HSC) და 2.02-ჯერ რეაქტიული ფხვნილის ბეტონის (RPC) წილთან შედარებით. ამიტომ, დაბალი დოზირების ცემენტით მომზადებული ულტრამაღალი სიმტკიცის ქვის წიდის ბეტონი წარმოადგენს ბეტონის განვითარების მიმართულებას დაბალი ნახშირბადის ეკონომიკის ეპოქაში.

(3) ბეტონში ყინვაგამძლე კაოლინის დამატების შემდეგ, ბეტონის ფორების ზომა მნიშვნელოვნად მცირდება, რაც აუმჯობესებს ბეტონის გაყინვა-დათბობის ციკლს. გაყინვა-დათბობის გარკვეული ციკლების დროს, 28 დღის ასაკში 15%-იანი კაოლინის შემცველი ბეტონის ნიმუშის ელასტიურობის მოდული მნიშვნელოვნად მაღალია, ვიდრე 28 დღის ასაკში არსებული საცნობარო ბეტონის. ბეტონში მეტაკაოლინის და სხვა მინერალური ულტრაწვრილი ფხვნილების კომპოზიტური გამოყენება ასევე მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ბეტონის გამძლეობას.