१) सिमेंट स्लरी आणि मोर्टारची मजबुती वाढवणे हे काँक्रीटच्या उच्च कार्यक्षमतेच्या प्रमुख वैशिष्ट्यांपैकी एक आहे. मेटाकॅओलिन मिसळण्यामागील मुख्य उद्देशांपैकी एक म्हणजे सिमेंट मोर्टार आणि काँक्रीटची मजबुती वाढवणे.

पून आणि इतरांच्या मते, २८ आणि ९० दिवसांनंतर त्याची ताकद मेटाकॅओलिन सिमेंटच्या बरोबरीची असते, परंतु त्याची सुरुवातीची ताकद बेंचमार्क सिमेंटपेक्षा कमी असते. विश्लेषणानुसार, हे वापरलेल्या सिलिकॉन पावडरच्या तीव्र गुठळ्या होण्याशी आणि सिमेंट स्लरीमध्ये अपुऱ्या विखुरण्याशी संबंधित असू शकते.

(2) ली केलियांग आणि इतर (2005) यांनी सिमेंट काँक्रीटची ताकद सुधारण्यासाठी मेटाकओलिनच्या सक्रियतेवर कॅल्सिनेशन तापमान, कॅल्सिनेशन वेळ आणि कओलिनमधील SiO2 व A12O3 च्या प्रमाणाच्या परिणामांचा अभ्यास केला. मेटाकओलिनचा वापर करून उच्च-शक्तीचे काँक्रीट आणि मृदा पॉलिमर तयार करण्यात आले. निकालांवरून असे दिसून येते की, जेव्हा मेटाकओलिनचे प्रमाण 15% आणि पाणी-सिमेंट गुणोत्तर 0.4 असते, तेव्हा 28 दिवसांनंतरची संपीडन शक्ती 71.9 MPa असते. जेव्हा मेटाकओलिनचे प्रमाण 10% आणि पाणी-सिमेंट गुणोत्तर 0.375 असते, तेव्हा 28 दिवसांनंतरची संपीडन शक्ती 73.9 MPa असते. शिवाय, जेव्हा मेटाकओलिनचे प्रमाण 10% असते, तेव्हा त्याचा सक्रियता निर्देशांक 114 पर्यंत पोहोचतो, जो तेवढ्याच प्रमाणात वापरलेल्या सिलिकॉन पावडरपेक्षा 11.8% जास्त आहे. त्यामुळे, असा विश्वास आहे की मेटाकओलिनचा वापर उच्च-शक्तीचे काँक्रीट तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

०, ०.५%, १०% आणि १५% मेटाकॅओलिन असलेल्या काँक्रीटच्या अक्षीय ताण-विकृती संबंधाचा अभ्यास करण्यात आला. असे आढळून आले की, मेटाकॅओलिनचे प्रमाण वाढल्याने काँक्रीटच्या अक्षीय ताण शक्तीची कमाल विकृती लक्षणीयरीत्या वाढली आणि ताण लवचिक मापांक मूलतः अपरिवर्तित राहिला. तथापि, काँक्रीटची संपीडन शक्ती लक्षणीयरीत्या वाढली, तर संपीडन शक्तीचे गुणोत्तर त्याच प्रमाणात कमी झाले. १५% कॅओलिन असलेल्या काँक्रीटची ताण शक्ती आणि संपीडन शक्ती संदर्भ काँक्रीटच्या तुलनेत अनुक्रमे १२८% आणि १८४% आहे.
काँक्रीटवर मेटाकॅओलिनच्या अतिसूक्ष्म भुकटीच्या मजबुतीकरण परिणामाचा अभ्यास करताना असे आढळून आले की, समान प्रवाहीपणामध्ये, १०% मेटाकॅओलिन असलेल्या मोर्टारची संपीडन शक्ती आणि वक्रता शक्ती २८ दिवसांनंतर ६% ते ८% ने वाढली. मेटाकॅओलिन मिसळलेल्या काँक्रीटचा सुरुवातीचा शक्ती विकास मानक काँक्रीटपेक्षा लक्षणीयरीत्या जलद होता. बेंचमार्क काँक्रीटच्या तुलनेत, १५% मेटाकॅओलिन असलेल्या काँक्रीटमध्ये ३डी अक्षीय संपीडन शक्तीमध्ये ८४% आणि २८ दिवसांच्या अक्षीय संपीडन शक्तीमध्ये ८०% वाढ दिसून येते, तर स्थिर प्रत्यास्थता मापांकामध्ये ३डी मध्ये ९% आणि २८ दिवसांमध्ये ८% वाढ होते.

मेटाकॅओलिन माती आणि स्लॅग यांच्या मिश्र प्रमाणाचा काँक्रीटच्या मजबुती आणि टिकाऊपणावर होणाऱ्या परिणामाचा अभ्यास करण्यात आला. निष्कर्षांवरून असे दिसून येते की, स्लॅग काँक्रीटमध्ये मेटाकॅओलिन मिसळल्याने काँक्रीटची मजबुती आणि टिकाऊपणा सुधारतो, आणि स्लॅग व सिमेंटचे इष्टतम प्रमाण सुमारे ३:७ आहे, ज्यामुळे काँक्रीटला आदर्श मजबुती मिळते. मेटाकॅओलिनमधील ज्वालामुखीच्या राखेच्या प्रभावामुळे, संमिश्र काँक्रीटमधील कमानीचा फरक हा केवळ स्लॅग काँक्रीटपेक्षा किंचित जास्त असतो. त्याची स्प्लिटिंग टेन्साइल स्ट्रेंथ ही बेंचमार्क काँक्रीटपेक्षा जास्त असते.

सिमेंटऐवजी मेटाकॉलिन, फ्लाय ॲश आणि स्लॅग वापरून, तसेच मेटाकॉलिनला फ्लाय ॲश आणि स्लॅगसोबत स्वतंत्रपणे मिसळून काँक्रीट तयार करून, काँक्रीटची कार्यक्षमता, संपीडन शक्ती आणि टिकाऊपणा यांचा अभ्यास करण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून येते की, जेव्हा मेटाकॉलिन ५% ते २५% सिमेंटच्या जागी समान प्रमाणात वापरले जाते, तेव्हा सर्व वयोगटांमध्ये काँक्रीटची संपीडन शक्ती सुधारते; जेव्हा मेटाकॉलिन २०% सिमेंटच्या जागी समान प्रमाणात वापरले जाते, तेव्हा प्रत्येक वयोगटातील संपीडन शक्ती आदर्श असते, आणि ३, ७ व २८ दिवसांनंतरची त्याची शक्ती, मेटाकॉलिन न मिसळलेल्या काँक्रीटच्या तुलनेत अनुक्रमे २६.०%, १४.३% आणि ८.९% जास्त असते. यावरून असे दिसून येते की, टाईप II पोर्टलँड सिमेंटसाठी, मेटाकॉलिन मिसळल्याने तयार काँक्रीटची शक्ती सुधारू शकते.

ऊर्जा बचत, वापरात कपात आणि टाकाऊ वस्तूंचे संपत्तीत रूपांतर करण्याचे उद्दिष्ट साध्य करण्यासाठी, पारंपरिक पोर्टलँड सिमेंटऐवजी स्टील स्लॅग, मेटाकॉलिन आणि इतर सामग्री मुख्य कच्चा माल म्हणून वापरून जिओपॉलिमर सिमेंट तयार केले जाते. निकालांवरून असे दिसून येते की, जेव्हा स्टील आणि फ्लाय ॲश या दोन्हींचे प्रमाण २०% असते, तेव्हा २८ दिवसांनंतर चाचणी ब्लॉकची ताकद खूप जास्त (९५.५ MPa) पोहोचते. स्टील स्लॅगचे प्रमाण वाढवल्यास, ते जिओपॉलिमर सिमेंटचे आकुंचन कमी करण्यातही एक निश्चित भूमिका बजावते.

"पोर्टलँड सिमेंट + सक्रिय खनिज मिश्रण + उच्च-कार्यक्षम जल-कमी करणारे घटक" हा तांत्रिक मार्ग, चुंबकीकृत जल काँक्रीट तंत्रज्ञान आणि पारंपरिक तयारी प्रक्रिया वापरून, विविध स्थानिक स्रोतांमधून दगड आणि स्लग यांसारख्या कच्च्या मालाचा वापर करून कमी-कार्बन आणि अति-उच्च शक्तीच्या स्टोन स्लॅग काँक्रीटच्या निर्मितीवर प्रयोग करण्यात आले. निकालांवरून असे दिसून येते की मेटाकॅओलिनचे योग्य प्रमाण १०% आहे. अति-उच्च शक्तीच्या स्टोन स्लॅग काँक्रीटच्या प्रति एकक वस्तुमानामागे सिमेंटच्या योगदानाचे वस्तुमान ते शक्ती गुणोत्तर हे सामान्य काँक्रीटच्या तुलनेत सुमारे ४.१७ पट, उच्च-शक्तीच्या काँक्रीटच्या (HSC) तुलनेत २.४९ पट आणि रिॲक्टिव्ह पावडर काँक्रीटच्या (RPC) तुलनेत २.०२ पट आहे. त्यामुळे, कमी प्रमाणात सिमेंट वापरून तयार केलेले अति-उच्च शक्तीचे स्टोन स्लॅग काँक्रीट हे कमी-कार्बन अर्थव्यवस्थेच्या युगातील काँक्रीट विकासाची दिशा आहे.

(3) काँक्रीटमध्ये दंव-प्रतिरोधक केओलिन मिसळल्यानंतर, काँक्रीटच्या छिद्रांचा आकार मोठ्या प्रमाणात कमी होतो, ज्यामुळे काँक्रीटचे गोठण-वितळण चक्र सुधारते. ठराविक संख्येच्या गोठण-वितळण चक्रांनंतर, १५% केओलिन असलेल्या काँक्रीटच्या नमुन्याचा २८ दिवसांच्या वयातील स्थितिस्थापकता गुणांक हा संदर्भ काँक्रीटच्या २८ दिवसांच्या वयातील स्थितिस्थापकता गुणांकापेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त असतो. काँक्रीटमध्ये मेटाकेओलिन आणि इतर खनिज अतिसूक्ष्म चूर्णांचा एकत्रित वापर केल्याने काँक्रीटचा टिकाऊपणा देखील मोठ्या प्रमाणात सुधारू शकतो.