۱) بهبود مقاومت دوغاب سیمان و ملات یکی از نشانه‌های عملکرد بالای بتن است. یکی از اهداف اصلی افزودن متاکائولن، بهبود مقاومت ملات سیمان و بتن است.

پون و همکاران، مقاومت آن در 28d و 90d معادل سیمان متاکائولن است، اما مقاومت اولیه آن کمتر از سیمان معیار است. تجزیه و تحلیل نشان می‌دهد که این ممکن است مربوط به کلوخه شدن شدید پودر سیلیکون مورد استفاده و پراکندگی ناکافی در دوغاب سیمان باشد.

(2) لی کلیانگ و همکاران (2005) اثرات دمای کلسیناسیون، زمان کلسیناسیون و محتوای SiO2 و A12O3 در کائولن را بر فعالیت متاکائولن برای بهبود مقاومت بتن سیمانی بررسی کردند. بتن با مقاومت بالا و پلیمرهای خاک با استفاده از متاکائولن تهیه شدند. نتایج نشان می‌دهد که وقتی محتوای متاکائولن 15٪ و نسبت آب به سیمان 0.4 باشد، مقاومت فشاری در 28 روز 71.9 مگاپاسکال است. وقتی محتوای متاکائولن 10٪ و نسبت آب به سیمان 0.375 باشد، مقاومت فشاری در 28 روز 73.9 مگاپاسکال است. علاوه بر این، وقتی محتوای متاکائولن 10٪ باشد، شاخص فعالیت آن به 114 می‌رسد که 11.8٪ بیشتر از همان مقدار پودر سیلیکون است. بنابراین، اعتقاد بر این است که می‌توان از متاکائولن برای تهیه بتن با مقاومت بالا استفاده کرد.

رابطه تنش-کرنش کششی محوری بتن با محتوای متاکائولن 0، 0.5، 10 و 15 درصد مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که با افزایش محتوای متاکائولن، کرنش اوج مقاومت کششی محوری بتن به طور قابل توجهی افزایش یافته و مدول الاستیسیته کششی اساساً بدون تغییر باقی مانده است. با این حال، مقاومت فشاری بتن به طور قابل توجهی افزایش یافته، در حالی که نسبت مقاومت فشاری به طور متناظر کاهش یافته است. مقاومت کششی و مقاومت فشاری بتن با محتوای 15 درصد کائولن به ترتیب 128 و 184 درصد بتن مرجع است.
هنگام مطالعه اثر تقویت پودر فوق ریز متاکائولن بر بتن، مشخص شد که تحت سیالیت یکسان، مقاومت فشاری و مقاومت خمشی ملات حاوی 10٪ متاکائولن پس از 28 روز 6 تا 8 درصد افزایش یافته است. توسعه مقاومت اولیه بتن مخلوط شده با متاکائولن به طور قابل توجهی سریعتر از بتن استاندارد بود. در مقایسه با بتن معیار، بتن حاوی 15٪ متاکائولن افزایش 84 درصدی در مقاومت فشاری محوری سه بعدی و افزایش 80 درصدی در مقاومت فشاری محوری 28 روزه دارد، در حالی که مدول الاستیک استاتیک افزایش 9 درصدی در سه بعدی و افزایش 8 درصدی در 28 روزه دارد.

تأثیر نسبت مخلوط خاک متاکائولن و سرباره بر مقاومت و دوام بتن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که افزودن متاکائولن به بتن سرباره‌ای، مقاومت و دوام بتن را بهبود می‌بخشد و نسبت بهینه سرباره به سیمان حدود ۳:۷ است که منجر به مقاومت ایده‌آل بتن می‌شود. اختلاف قوس بتن کامپوزیت به دلیل اثر خاکستر آتشفشانی متاکائولن، کمی بیشتر از بتن تک سرباره‌ای است. مقاومت کششی شکافتنی آن بیشتر از بتن معیار است.

کارایی، مقاومت فشاری و دوام بتن با استفاده از متاکائولن، خاکستر بادی و سرباره به عنوان جایگزین سیمان و مخلوط کردن متاکائولن با خاکستر بادی و سرباره به طور جداگانه برای تهیه بتن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که وقتی متاکائولن به میزان مساوی جایگزین ۵ تا ۲۵ درصد سیمان می‌شود، مقاومت فشاری بتن در تمام سنین بهبود می‌یابد. وقتی متاکائولن به میزان مساوی جایگزین سیمان به میزان ۲۰ درصد می‌شود، مقاومت فشاری در هر سن ایده‌آل است و مقاومت آن در روزهای سوم، هفتم و بیست و هشتم به ترتیب ۲۶٪، ۱۴.۳٪ و ۸.۹٪ بیشتر از بتن بدون افزودن متاکائولن است. این نشان می‌دهد که برای سیمان پرتلند نوع دوم، افزودن متاکائولن می‌تواند مقاومت بتن آماده شده را بهبود بخشد.

استفاده از سرباره فولاد، متاکائولن و سایر مواد به عنوان مواد اولیه اصلی برای تهیه سیمان ژئوپلیمر به جای سیمان پرتلند سنتی، به منظور دستیابی به هدف صرفه‌جویی در انرژی، کاهش مصرف و تبدیل زباله به گنج. نتایج نشان می‌دهد که وقتی محتوای فولاد و خاکستر بادی هر دو 20٪ باشد، مقاومت بلوک آزمایشی در 28 روز به بسیار بالا (95.5 مگاپاسکال) می‌رسد. با افزایش مقدار سرباره فولاد اضافه شده، می‌تواند نقش خاصی در کاهش انقباض سیمان ژئوپلیمر نیز ایفا کند.

با استفاده از روش فنی «سیمان پرتلند + افزودنی معدنی فعال + عامل کاهنده آب با راندمان بالا»، فناوری بتن آب مغناطیسی و فرآیندهای آماده‌سازی مرسوم، آزمایش‌هایی بر روی تهیه بتن سرباره سنگی کم‌کربن و فوق‌العاده مقاوم با استفاده از مواد اولیه مانند سنگ و سرباره از طیف وسیعی از منابع محلی انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که دوز مناسب متاکائولن 10٪ است. نسبت جرم به مقاومت سهم سیمان در واحد جرم بتن سرباره سنگی فوق‌العاده مقاوم حدود 4.17 برابر بتن معمولی، 2.49 برابر بتن با مقاومت بالا (HSC) و 2.02 برابر بتن پودری واکنش‌پذیر (RPC) است. بنابراین، بتن سرباره سنگی فوق‌العاده مقاوم تهیه شده با سیمان با دوز کم، جهت توسعه بتن در دوران اقتصاد کم‌کربن است.

(3) پس از افزودن کائولن با مقاومت در برابر یخ‌زدگی به بتن، اندازه منافذ بتن به میزان زیادی کاهش می‌یابد و چرخه انجماد-ذوب بتن بهبود می‌یابد. تحت تعداد مشخصی از چرخه‌های انجماد-ذوب، مدول الاستیسیته نمونه بتن با محتوای 15٪ کائولن در سن 28 روزگی به طور قابل توجهی بالاتر از بتن مرجع در سن 28 روزگی است. کاربرد ترکیبی متاکائولن و سایر پودرهای فوق ریز معدنی در بتن نیز می‌تواند دوام بتن را تا حد زیادی بهبود بخشد.