1) שיפור חוזקם של תרחיף צמנט וטיט הוא אחד המאפיינים של ביצועים גבוהים של בטון. אחת המטרות העיקריות של הוספת מטא-קאולין היא שיפור חוזקם של טיט צמנט ובטון.

פון ואחרים, חוזקו ב-28d ו-90d שווה ערך לזה של צמנט מטא-קאולין, אך חוזקו המוקדם נמוך מזה של צמנט ייחוס. ניתוח מצביע על כך שזה עשוי להיות קשור לאגלומרינג החמור של אבקת הסיליקון שבה נעשה שימוש ולפיזור לא מספק בתרחיף הצמנט.

(2) לי קליאנג ואחרים (2005) חקרו את השפעות טמפרטורת הקלצינציה, זמן הקלצינציה ותכולת SiO2 ו-A12O3 בקאולין על פעילות המטקאולין לשיפור חוזק הבטון הצמנטי. בטון חוזק גבוה ופולימרים של אדמה הוכנו באמצעות מטקאולין. התוצאות מראות שכאשר תכולת המטקאולין היא 15% ויחס צמנט המים הוא 0.4, חוזק הדחיסה לאחר 28 ימים הוא 71.9 MPa. כאשר תכולת המטקאולין היא 10% ויחס צמנט המים הוא 0.375, חוזק הדחיסה לאחר 28 ימים הוא 73.9 MPa. יתר על כן, כאשר תכולת המטקאולין היא 10%, מדד הפעילות שלו מגיע ל-114, שהוא גבוה ב-11.8% מאותה כמות של אבקת סיליקון. לכן, מאמינים שניתן להשתמש במטקאולין להכנת בטון חוזק גבוה.

נחקר יחסי מאמץ-מעוות מתיחה צירית של בטון עם תכולת מטא-קאולין של 0, 0.5%, 10% ו-15%. נמצא כי עם עליית תכולת המטא-קאולין, שיא המעוות של חוזק המתיחה הצירי של הבטון גדל משמעותית, ומודולוס האלסטיות במתיחה נותר כמעט ללא שינוי. עם זאת, חוזק הדחיסה של הבטון גדל משמעותית, בעוד שיחס חוזק הדחיסה ירד בהתאם. חוזק המתיחה וחוזק הדחיסה של בטון עם תכולת קאולין של 15% הם 128% ו-184% מבטון הייחוס, בהתאמה.
במחקר על השפעת החיזוק של אבקה דקה במיוחד של מטא-קאולין על בטון, נמצא כי תחת אותה נזילות, חוזק הדחיסה וחוזק הכיפוף של מלט המכיל 10% מטא-קאולין עלו ב-6% עד 8% לאחר 28 ימים. התפתחות החוזק המוקדמת של בטון מעורבב עם מטא-קאולין הייתה מהירה משמעותית מזו של בטון סטנדרטי. בהשוואה לבטון ייחוס, לבטון המכיל 15% מטא-קאולין יש עלייה של 84% בחוזק הדחיסה הצירי התלת-ממדי ועלייה של 80% בחוזק הדחיסה הצירי 28d, בעוד שמודול האלסטיות הסטטי יש עלייה של 9% בחוזק התלת-ממדי ועלייה של 8% בחוזק הדחיסה הצירי 28d.

נחקרה ההשפעה של תערובת של אדמת מטא-קאולין וסיגים על חוזק ועמידות הבטון. התוצאות מראות כי הוספת מטא-קאולין לבטון סיגים משפרת את חוזק ועמידות הבטון, והיחס האופטימלי בין סיגים למלט הוא סביב 3:7, וכתוצאה מכך חוזק בטון אידיאלי. הפרש הקשתות של בטון מרוכב גבוה במקצת מזה של בטון סיגים יחיד עקב השפעת האפר הוולקני של המטא-קאולין. חוזק מתיחה המתיחה שלו גבוה מזה של בטון ייחוס.

נחקרו יכולת העבודה, חוזק הדחיסה והעמידות של בטון באמצעות שימוש במטקאולין, אפר פחם וסיגים כתחליפים למלט, וערבוב מטקאולין עם אפר פחם וסיגים בנפרד להכנת בטון. התוצאות מראות שכאשר מטקאולין מחליף 5% עד 25% מלט בכמויות שוות, חוזק הדחיסה של הבטון בכל הגילאים משתפר; כאשר משתמשים במטקאולין כדי להחליף מלט ב-20% בכמויות שוות, חוזק הדחיסה בכל גיל הוא אידיאלי, וחוזקו ב-3d, 7d ו-28d גבוה ב-26.0%, 14.3% ו-8.9% מזה של בטון ללא תוספת מטקאולין, בהתאמה. ממצא זה מצביע על כך שעבור צמנט פורטלנד מסוג II, הוספת מטקאולין יכולה לשפר את חוזק הבטון המוכן.

שימוש בסיג פלדה, מטאקאולין וחומרים אחרים כחומרי גלם עיקריים להכנת צמנט גיאופולימרי במקום צמנט פורטלנד מסורתי, על מנת להשיג את המטרה של שימור אנרגיה, הפחתת צריכה והפיכת פסולת לאוצר. התוצאות מראות שכאשר תכולת הפלדה ואפר הפחם היא 20%, חוזק בלוק הבדיקה לאחר 28 ימים מגיע לגבוה מאוד (95.5MPa). ככל שכמות סיגי הפלדה שנוספה עולה, היא יכולה גם למלא תפקיד מסוים בהפחתת הצטמקות הצמנט הגיאופולימרי.

תוך שימוש במסלול הטכני של "צמנט פורטלנד + תערובת מינרלים פעילה + חומר מפחית מים יעיל במיוחד", טכנולוגיית בטון מים ממוגנטי ותהליכי הכנה קונבנציונליים, נערכו ניסויים בהכנת בטון סיגי אבן דל פחמן ובעל חוזק גבוה במיוחד תוך שימוש בחומרי גלם כגון אבנים וסיגים ממגוון רחב של מקורות מקומיים. התוצאות מצביעות על כך שהמינון המתאים של מטאקאולין הוא 10%. יחס המסה לחוזק של תרומת הצמנט ליחידת מסה של בטון סיגי אבן בעל חוזק גבוה במיוחד הוא פי 4.17 בערך מזה של בטון רגיל, פי 2.49 מזה של בטון בעל חוזק גבוה (HSC), ופי 2.02 מזה של בטון אבקה ריאקטיבי (RPC). לכן, בטון סיגי אבן בעל חוזק גבוה במיוחד המוכן עם צמנט במינון נמוך הוא כיוון פיתוח הבטון בעידן הכלכלה דלת הפחמן.

(3) לאחר הוספת קאולין עמיד בפני כפור לבטון, גודל הנקבוביות של הבטון מצטמצם משמעותית, מה שמשפר את מחזור ההקפאה-הפשרה של הבטון. תחת מספר מסוים של מחזורי הקפאה-הפשרה, מודול האלסטיות של דגימת הבטון עם תכולת קאולין של 15% בגיל 28 יום גבוה משמעותית מזה של בטון הייחוס בגיל 28 יום. יישום מרוכב של מטא-קאולין ואבקות מינרליות עדינות אחרות בבטון יכול גם לשפר משמעותית את עמידות הבטון.