1) सीमेंट स्लरी और मोर्टार की मजबूती में सुधार करना उच्च प्रदर्शन वाले कंक्रीट की प्रमुख विशेषताओं में से एक है। मेटाकाओलिन मिलाने का एक मुख्य उद्देश्य सीमेंट मोर्टार और कंक्रीट की मजबूती में सुधार करना है।

पून एट अल. के अनुसार, 28 दिन और 90 दिन पर इसकी मजबूती मेटाकोलिन सीमेंट के बराबर है, लेकिन इसकी प्रारंभिक मजबूती बेंचमार्क सीमेंट से कम है। विश्लेषण से पता चलता है कि यह प्रयुक्त सिलिकॉन पाउडर के अत्यधिक एकत्रीकरण और सीमेंट घोल में अपर्याप्त फैलाव से संबंधित हो सकता है।

(2) ली केलियांग एट अल. (2005) ने सीमेंट कंक्रीट की मजबूती बढ़ाने के लिए मेटाकाओलिन की सक्रियता पर कैल्सीनेशन तापमान, कैल्सीनेशन समय और काओलिन में SiO2 और A12O3 की मात्रा के प्रभावों का अध्ययन किया। मेटाकाओलिन का उपयोग करके उच्च शक्ति वाले कंक्रीट और मृदा पॉलिमर तैयार किए गए। परिणामों से पता चलता है कि जब मेटाकाओलिन की मात्रा 15% और जल-सीमेंट अनुपात 0.4 होता है, तो 28 दिनों में संपीडन शक्ति 71.9 MPa होती है। जब मेटाकाओलिन की मात्रा 10% और जल-सीमेंट अनुपात 0.375 होता है, तो 28 दिनों में संपीडन शक्ति 73.9 MPa होती है। इसके अलावा, जब मेटाकाओलिन की मात्रा 10% होती है, तो इसका सक्रियता सूचकांक 114 तक पहुँच जाता है, जो सिलिकॉन पाउडर की समान मात्रा से 11.8% अधिक है। इसलिए, यह माना जाता है कि मेटाकाओलिन का उपयोग उच्च शक्ति वाले कंक्रीट के निर्माण में किया जा सकता है।

0, 0.5%, 10% और 15% मेटाकाओलिन की मात्रा वाले कंक्रीट के अक्षीय तन्यता तनाव-विकृति संबंध का अध्ययन किया गया। यह पाया गया कि मेटाकाओलिन की मात्रा बढ़ने के साथ, कंक्रीट की अक्षीय तन्यता सामर्थ्य की चरम विकृति में उल्लेखनीय वृद्धि हुई, जबकि तन्यता प्रत्यास्थता मापांक लगभग अपरिवर्तित रहा। हालांकि, कंक्रीट की संपीडन सामर्थ्य में उल्लेखनीय वृद्धि हुई, जबकि संपीडन सामर्थ्य अनुपात में तदनुसार कमी आई। 15% मेटाकाओलिन की मात्रा वाले कंक्रीट की तन्यता सामर्थ्य और संपीडन सामर्थ्य संदर्भ कंक्रीट की तुलना में क्रमशः 128% और 184% है।
कंक्रीट पर मेटाकाओलिन के अतिसूक्ष्म पाउडर के सुदृढ़ीकरण प्रभाव का अध्ययन करने पर पाया गया कि समान तरलता की स्थिति में, 10% मेटाकाओलिन युक्त मोर्टार की संपीडन शक्ति और तन्यता शक्ति 28 दिनों के बाद 6% से 8% तक बढ़ जाती है। मेटाकाओलिन मिश्रित कंक्रीट की प्रारंभिक शक्ति वृद्धि मानक कंक्रीट की तुलना में काफी तेज थी। मानक कंक्रीट की तुलना में, 15% मेटाकाओलिन युक्त कंक्रीट की त्रि-आयामी अक्षीय संपीडन शक्ति में 84% और 28 दिनों की अक्षीय संपीडन शक्ति में 80% की वृद्धि हुई, जबकि स्थैतिक प्रत्यास्थता मापांक में त्रि-आयामी में 9% और 28 दिनों में 8% की वृद्धि हुई।

मेटाकाओलिन मिट्टी और स्लैग के मिश्रित अनुपात का कंक्रीट की मजबूती और टिकाऊपन पर पड़ने वाले प्रभाव का अध्ययन किया गया। परिणामों से पता चलता है कि स्लैग कंक्रीट में मेटाकाओलिन मिलाने से कंक्रीट की मजबूती और टिकाऊपन में सुधार होता है, और स्लैग और सीमेंट का इष्टतम अनुपात लगभग 3:7 है, जिससे आदर्श कंक्रीट मजबूती प्राप्त होती है। मेटाकाओलिन के ज्वालामुखी राख प्रभाव के कारण मिश्रित कंक्रीट का आर्क अंतर केवल स्लैग कंक्रीट की तुलना में थोड़ा अधिक होता है। इसकी विखंडन तन्यता शक्ति मानक कंक्रीट की तुलना में अधिक होती है।

सीमेंट के विकल्प के रूप में मेटाकाओलिन, फ्लाई ऐश और स्लैग का उपयोग करके तथा मेटाकाओलिन को फ्लाई ऐश और स्लैग के साथ अलग-अलग मिलाकर कंक्रीट तैयार करने के द्वारा कंक्रीट की कार्यक्षमता, संपीडन शक्ति और स्थायित्व का अध्ययन किया गया। परिणामों से पता चलता है कि जब मेटाकाओलिन को 5% से 25% तक समान मात्रा में सीमेंट के स्थान पर उपयोग किया जाता है, तो सभी अवस्थाओं में कंक्रीट की संपीडन शक्ति में सुधार होता है; जब मेटाकाओलिन को 20% तक समान मात्रा में सीमेंट के स्थान पर उपयोग किया जाता है, तो प्रत्येक अवस्था में संपीडन शक्ति आदर्श होती है, और इसकी 3 दिन, 7 दिन और 28 दिन की शक्ति मेटाकाओलिन रहित कंक्रीट की तुलना में क्रमशः 26.0%, 14.3% और 8.9% अधिक होती है। इससे यह संकेत मिलता है कि टाइप II पोर्टलैंड सीमेंट के लिए, मेटाकाओलिन मिलाने से तैयार कंक्रीट की शक्ति में सुधार हो सकता है।

ऊर्जा संरक्षण, खपत में कमी और कचरे को उपयोगी संसाधन में बदलने के उद्देश्य से, पारंपरिक पोर्टलैंड सीमेंट के स्थान पर मुख्य कच्चे माल के रूप में स्टील स्लैग, मेटाकाओलिन और अन्य सामग्रियों का उपयोग करके जियोपॉलिमर सीमेंट तैयार किया जा रहा है। परिणामों से पता चलता है कि जब स्टील और फ्लाई ऐश दोनों की मात्रा 20% होती है, तो 28 दिनों में परीक्षण ब्लॉक की मजबूती बहुत अधिक (95.5 एमपीए) हो जाती है। स्टील स्लैग की मात्रा बढ़ने से जियोपॉलिमर सीमेंट के संकुचन को कम करने में भी कुछ हद तक मदद मिलती है।

पोर्टलैंड सीमेंट + सक्रिय खनिज मिश्रण + उच्च-दक्षता जल अपचायक एजेंट की तकनीकी विधि, चुंबकीय जल कंक्रीट प्रौद्योगिकी और पारंपरिक निर्माण प्रक्रियाओं का उपयोग करते हुए, विभिन्न स्थानीय स्रोतों से प्राप्त पत्थरों और स्लैग जैसी कच्ची सामग्रियों से निम्न-कार्बन और अति-शक्तिशाली स्टोन स्लैग कंक्रीट के निर्माण पर प्रयोग किए गए। परिणामों से पता चलता है कि मेटाकोलिन की उपयुक्त मात्रा 10% है। अति-शक्तिशाली स्टोन स्लैग कंक्रीट के प्रति इकाई द्रव्यमान में सीमेंट की मात्रा का अनुपात साधारण कंक्रीट की तुलना में लगभग 4.17 गुना, उच्च-शक्ति कंक्रीट (एचएससी) की तुलना में 2.49 गुना और प्रतिक्रियाशील पाउडर कंक्रीट (आरपीसी) की तुलना में 2.02 गुना अधिक है। इसलिए, कम मात्रा में सीमेंट से तैयार अति-शक्तिशाली स्टोन स्लैग कंक्रीट निम्न-कार्बन अर्थव्यवस्था के युग में कंक्रीट विकास की दिशा है।

(3) कंक्रीट में ठंड प्रतिरोधक क्षमता वाले काओलिन को मिलाने के बाद, कंक्रीट के छिद्रों का आकार काफी कम हो जाता है, जिससे कंक्रीट का जमने-पिघलने का चक्र बेहतर हो जाता है। एक निश्चित संख्या में जमने-पिघलने के चक्रों के बाद, 15% काओलिन युक्त कंक्रीट के नमूने का 28 दिनों की आयु में प्रत्यास्थ मापांक, संदर्भ कंक्रीट की तुलना में काफी अधिक होता है। कंक्रीट में मेटाकाओलिन और अन्य खनिज अतिसूक्ष्म पाउडर का मिश्रित प्रयोग भी कंक्रीट की मजबूती को काफी हद तक बढ़ा सकता है।