1) Melhorar a resistência da pasta de cimento e da argamassa é uma das características do concreto de alto desempenho. Um dos principais objetivos da adição de metacaulim é melhorar a resistência da argamassa de cimento e do concreto.

Poon et al. afirmam que sua resistência aos 28 e 90 dias é equivalente à do cimento de metacaulim, mas sua resistência inicial é inferior à do cimento de referência. A análise sugere que isso pode estar relacionado à forte aglomeração do pó de silício utilizado e à dispersão insuficiente na pasta de cimento.

(2) Li Keliang et al. (2005) estudaram os efeitos da temperatura de calcinação, do tempo de calcinação e do teor de SiO2 e Al2O3 no caulim sobre a atividade do metacaulim para melhorar a resistência do concreto de cimento. Concreto de alta resistência e polímeros de solo foram preparados utilizando metacaulim. Os resultados mostram que, quando o teor de metacaulim é de 15% e a relação água/cimento é de 0,4, a resistência à compressão aos 28 dias é de 71,9 MPa. Quando o teor de metacaulim é de 10% e a relação água/cimento é de 0,375, a resistência à compressão aos 28 dias é de 73,9 MPa. Além disso, quando o teor de metacaulim é de 10%, seu índice de atividade atinge 114, o que é 11,8% maior do que a mesma quantidade de pó de silício. Portanto, acredita-se que o metacaulim possa ser usado para preparar concreto de alta resistência.

Estudou-se a relação tensão-deformação axial à tração do concreto com teores de metacaulim de 0, 0,5%, 10% e 15%. Constatou-se que, com o aumento do teor de metacaulim, a deformação máxima da resistência à tração axial do concreto aumentou significativamente, enquanto o módulo de elasticidade à tração permaneceu praticamente inalterado. Contudo, a resistência à compressão do concreto aumentou significativamente, embora a relação entre resistência à compressão e resistência à tração tenha diminuído correspondentemente. A resistência à tração e a resistência à compressão do concreto com 15% de caulim correspondem a 128% e 184%, respectivamente, da resistência do concreto de referência.
Ao estudar o efeito de reforço do pó ultrafino de metacaulim no concreto, constatou-se que, sob a mesma fluidez, a resistência à compressão e a resistência à flexão da argamassa contendo 10% de metacaulim aumentaram de 6% a 8% após 28 dias. O desenvolvimento inicial da resistência do concreto misturado com metacaulim foi significativamente mais rápido do que o do concreto padrão. Comparado ao concreto de referência, o concreto contendo 15% de metacaulim apresentou um aumento de 84% na resistência à compressão axial tridimensional e um aumento de 80% na resistência à compressão axial aos 28 dias, enquanto o módulo de elasticidade estático apresentou um aumento de 9% em 3D e de 8% aos 28 dias.

Estudou-se a influência da mistura de metacaulim e escória na resistência e durabilidade do concreto. Os resultados mostram que a adição de metacaulim ao concreto com escória melhora a resistência e a durabilidade do concreto, e a proporção ideal de escória para cimento é de aproximadamente 3:7, resultando em uma resistência ideal para o concreto. A diferença de resistência à flexão do concreto composto é ligeiramente maior do que a do concreto com escória pura devido ao efeito da cinza vulcânica do metacaulim. Sua resistência à tração por compressão diametral é superior à do concreto de referência.

A trabalhabilidade, a resistência à compressão e a durabilidade do concreto foram estudadas utilizando metacaulim, cinzas volantes e escória como substitutos do cimento, e misturando metacaulim com cinzas volantes e escória separadamente para preparar o concreto. Os resultados mostram que, quando o metacaulim substitui de 5% a 25% do cimento em quantidades iguais, a resistência à compressão do concreto em todas as idades é melhorada; quando o metacaulim é usado para substituir 20% do cimento em quantidades iguais, a resistência à compressão em cada idade é ideal, e sua resistência aos 3, 7 e 28 dias é 26,0%, 14,3% e 8,9% maior, respectivamente, do que a do concreto sem adição de metacaulim. Isso indica que, para o cimento Portland tipo II, a adição de metacaulim pode melhorar a resistência do concreto preparado.

Utilizando escória de aço, metacaulim e outros materiais como principais matérias-primas para preparar cimento geopolimérico em substituição ao cimento Portland tradicional, o objetivo é alcançar a conservação de energia, a redução do consumo e a transformação de resíduos em recursos valiosos. Os resultados mostram que, quando o teor de aço e cinzas volantes é de 20% cada, a resistência do bloco de teste aos 28 dias atinge um valor muito alto (95,5 MPa). À medida que a quantidade de escória de aço adicionada aumenta, observa-se também uma redução na retração do cimento geopolimérico.

Utilizando a rota técnica de “cimento Portland + aditivo mineral ativo + agente redutor de água de alta eficiência”, a tecnologia de concreto com água magnetizada e processos de preparação convencionais, foram conduzidos experimentos na preparação de concreto de escória de pedra de ultra-alta resistência e baixo teor de carbono, utilizando matérias-primas como pedras e escória de diversas fontes locais. Os resultados indicam que a dosagem adequada de metacaulim é de 10%. A relação massa/resistência da contribuição do cimento por unidade de massa do concreto de escória de pedra de ultra-alta resistência é cerca de 4,17 vezes maior que a do concreto comum, 2,49 vezes maior que a do concreto de alta resistência (CAR) e 2,02 vezes maior que a do concreto de pó reativo (CPR). Portanto, o concreto de escória de pedra de ultra-alta resistência preparado com baixa dosagem de cimento representa a direção do desenvolvimento do concreto na era da economia de baixo carbono.

(3) Após a adição de caulim com resistência ao gelo ao concreto, o tamanho dos poros do concreto é bastante reduzido, melhorando o ciclo de congelamento-descongelamento do concreto. Sob um certo número de ciclos de congelamento-descongelamento, o módulo de elasticidade da amostra de concreto com 15% de teor de caulim aos 28 dias de idade é significativamente maior do que o do concreto de referência aos 28 dias de idade. A aplicação combinada de metacaulim e outros pós ultrafinos minerais no concreto também pode melhorar muito a durabilidade do concreto.