1) Poprawa wytrzymałości zaczynu cementowego i zaprawy jest jedną z cech charakterystycznych wysokiej wydajności betonu.Jednym z głównych celów dodawania metakaolinu jest poprawa wytrzymałości zaprawy cementowej i betonu.

Poon i in., Jego wytrzymałość w 28d i 90d jest równoważna wytrzymałości cementu metakaolinowego, ale jego wytrzymałość wczesna jest niższa niż cementu wzorcowego.Z analiz wynika, że ​​może to mieć związek ze znaczną aglomeracją zastosowanego proszku krzemowego oraz niedostateczną dyspersją w zaczynie cementowym.

(2) Li Keliang i in.(2005) badali wpływ temperatury kalcynacji, czasu kalcynacji oraz zawartości SiO2 i A12O3 w kaolinie na aktywność metakaolinu w zakresie poprawy wytrzymałości betonu cementowego.Przy użyciu metakaolinu przygotowano polimery betonowe i gruntowe o wysokiej wytrzymałości.Wyniki pokazują, że przy zawartości metakaolinu wynoszącej 15% i stosunku wody do cementu wynoszącym 0,4, wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach wynosi 71,9 MPa.Gdy zawartość metakaolinu wynosi 10%, a stosunek cementu wodnego wynosi 0,375, wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach wynosi 73,9 MPa.Ponadto przy zawartości metakaolinu wynoszącej 10% jego wskaźnik aktywności osiąga 114, czyli o 11,8% więcej niż taka sama ilość proszku krzemowego.Dlatego uważa się, że metakaolin można wykorzystać do przygotowania betonu o wysokiej wytrzymałości.

Badano zależność osiowego naprężenia rozciągającego od odkształcenia betonu o zawartości metakaolinu 0, 0,5%, 10% i 15%.Stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości metakaolinu szczytowe odkształcenie wytrzymałości betonu na rozciąganie osiowe znacznie wzrasta, a moduł sprężystości przy rozciąganiu pozostaje zasadniczo niezmieniony.Jednakże wytrzymałość betonu na ściskanie znacznie wzrosła, natomiast współczynnik wytrzymałości na ściskanie odpowiednio spadł.Wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość na ściskanie betonu o zawartości 15% kaolinu wynosi odpowiednio 128% i 184% betonu referencyjnego.
Badając działanie wzmacniające ultradrobnego proszku metakaolinu na beton, stwierdzono, że przy tej samej płynności wytrzymałość na ściskanie i zginanie zaprawy zawierającej 10% metakaolinu wzrosła o 6% do 8% po 28 dniach.Rozwój wytrzymałości wczesnej betonu zmieszanego z metakaolinem był znacznie szybszy niż betonu standardowego.W porównaniu z betonem wzorcowym beton zawierający 15% metakaolinu charakteryzuje się wzrostem wytrzymałości na ściskanie osiowe 3D o 84% i wytrzymałości na ściskanie osiowe 28d o 80%, podczas gdy statyczny moduł sprężystości ma wzrost o 9% w 3D i o 8% w 28d.

Badano wpływ mieszanej proporcji gleby metakaolinowej i żużla na wytrzymałość i trwałość betonu.Wyniki pokazują, że dodatek metakaolinu do betonu żużlowego poprawia wytrzymałość i trwałość betonu, a optymalny stosunek żużla do cementu wynosi około 3:7, co daje idealną wytrzymałość betonu.Różnica łuku w betonie kompozytowym jest nieco większa niż w przypadku betonu jednożużlowego ze względu na działanie metakaolinu popiołu wulkanicznego.Jego wytrzymałość na rozciąganie przy rozszczepianiu jest wyższa niż w przypadku betonu wzorcowego.

Urabialność, wytrzymałość na ściskanie i trwałość betonu badano, stosując metakaolin, popiół lotny i żużel jako substytuty cementu oraz oddzielne mieszanie metakaolinu z popiołem lotnym i żużlem w celu przygotowania betonu.Wyniki pokazują, że gdy metakaolin zastępuje 5% do 25% cementu w równych ilościach, poprawia się wytrzymałość betonu na ściskanie w każdym wieku;Gdy metakaolin zastępuje cement o 20% w równych ilościach, wytrzymałość na ściskanie w każdym wieku jest idealna, a jego wytrzymałość w 3d, 7d i 28d jest o 26,0%, 14,3% i 8,9% wyższa niż betonu bez metakaolinu dodane, odpowiednio.Wskazuje to, że w przypadku cementu portlandzkiego typu II dodatek metakaolinu może poprawić wytrzymałość przygotowanego betonu.

Używanie żużla stalowego, metakaolinu i innych materiałów jako głównych surowców do przygotowania cementu geopolimerowego zamiast tradycyjnego cementu portlandzkiego, aby osiągnąć cel, jakim jest oszczędność energii, zmniejszenie zużycia i przekształcenie odpadów w skarb.Wyniki pokazują, że gdy zawartość stali i popiołów lotnych wynosi 20%, wytrzymałość bloku testowego po 28 dniach osiąga bardzo wysoką wartość (95,5 MPa).Wraz ze wzrostem ilości dodanego żużla stalowniczego może on również odgrywać pewną rolę w zmniejszaniu skurczu cementu geopolimerowego.

Wykorzystując technologię „cement portlandzki + aktywna domieszka mineralna + wysokowydajny środek redukujący wodę”, technologię namagnesowanego betonu wodnego oraz konwencjonalne procesy przygotowania, przeprowadzono eksperymenty nad przygotowaniem niskoemisyjnego i ultrawytrzymałego betonu żużlowego z zastosowaniem surowce, takie jak kamienie i żużel, z szerokiej gamy źródeł lokalnych.Wyniki wskazują, że właściwa dawka metakaolinu wynosi 10%.Stosunek masy do wytrzymałości cementu na jednostkę masy betonu żużlowego o ultrawysokiej wytrzymałości jest około 4,17 razy większy niż w przypadku zwykłego betonu, 2,49 razy większy w przypadku betonu o wysokiej wytrzymałości (HSC) i 2,02 razy większy w przypadku betonu z proszkiem reaktywnym (RPC). ).Dlatego betony żużlowe o ultrawysokiej wytrzymałości, przygotowane z dodatkiem cementu o niskiej dawce, są kierunkiem rozwoju betonów w dobie gospodarki niskoemisyjnej.

(3) Po dodaniu do betonu mrozoodpornego kaolinu wielkość porów betonu ulega znacznemu zmniejszeniu, co poprawia cykl zamrażania i rozmrażania betonu.Po określonej liczbie cykli zamrażania i rozmrażania moduł sprężystości próbki betonu o zawartości 15% kaolinu w wieku 28 dni jest znacznie wyższy niż beton odniesienia w wieku 28 dni.Kompozytowe zastosowanie metakaolinu i innych najdrobniejszych proszków mineralnych w betonie może również znacznie poprawić trwałość betonu.