1) Mejorar la resistencia de la lechada de cemento y el mortero es una de las características distintivas del hormigón de alto rendimiento. Uno de los principales objetivos de la adición de metacaolín es mejorar la resistencia del mortero de cemento y el hormigón.

Según Poon et al., su resistencia a los 28 y 90 días es equivalente a la del cemento de metacaolín, pero su resistencia inicial es inferior a la del cemento de referencia. El análisis sugiere que esto podría deberse a la aglomeración severa del polvo de silicio utilizado y a una dispersión insuficiente en la lechada de cemento.

(2) Li Keliang et al. (2005) estudiaron los efectos de la temperatura de calcinación, el tiempo de calcinación y el contenido de SiO2 y Al2O3 en el caolín sobre la actividad del metacaolín para mejorar la resistencia del hormigón de cemento. Se prepararon hormigón de alta resistencia y polímeros de suelo utilizando metacaolín. Los resultados muestran que cuando el contenido de metacaolín es del 15% y la relación agua/cemento es de 0,4, la resistencia a la compresión a los 28 días es de 71,9 MPa. Cuando el contenido de metacaolín es del 10% y la relación agua/cemento es de 0,375, la resistencia a la compresión a los 28 días es de 73,9 MPa. Además, cuando el contenido de metacaolín es del 10%, su índice de actividad alcanza 114, que es un 11,8% más alto que la misma cantidad de polvo de silicio. Por lo tanto, se cree que el metacaolín puede utilizarse para preparar hormigón de alta resistencia.

Se estudió la relación tensión-deformación axial del hormigón con un contenido de metacaolín del 0%, 0,5%, 10% y 15%. Se observó que, al aumentar el contenido de metacaolín, la deformación máxima de la resistencia a la tracción axial del hormigón aumentó significativamente, mientras que el módulo de elasticidad a la tracción se mantuvo prácticamente constante. Sin embargo, la resistencia a la compresión del hormigón aumentó significativamente, mientras que la relación de resistencia a la compresión disminuyó correspondientemente. La resistencia a la tracción y la resistencia a la compresión del hormigón con un 15% de caolín representan el 128% y el 184% de la resistencia del hormigón de referencia, respectivamente.
Al estudiar el efecto de refuerzo del polvo ultrafino de metacaolín en el hormigón, se observó que, con la misma fluidez, la resistencia a la compresión y a la flexión del mortero con un 10 % de metacaolín aumentaban entre un 6 % y un 8 % después de 28 días. El desarrollo inicial de la resistencia del hormigón mezclado con metacaolín fue significativamente más rápido que el del hormigón estándar. En comparación con el hormigón de referencia, el hormigón con un 15 % de metacaolín presenta un aumento del 84 % en la resistencia a la compresión axial en 3D y un aumento del 80 % en la resistencia a la compresión axial a los 28 días, mientras que el módulo de elasticidad estático presenta un aumento del 9 % en 3D y un aumento del 8 % a los 28 días.

Se estudió la influencia de la proporción de suelo de metacaolín y escoria en la resistencia y durabilidad del hormigón. Los resultados muestran que la adición de metacaolín al hormigón de escoria mejora su resistencia y durabilidad, y la proporción óptima de escoria a cemento es de aproximadamente 3:7, lo que resulta en una resistencia ideal del hormigón. La diferencia de arco del hormigón compuesto es ligeramente mayor que la del hormigón de escoria simple debido al efecto de la ceniza volcánica del metacaolín. Su resistencia a la tracción por hendimiento es mayor que la del hormigón de referencia.

Se estudiaron la trabajabilidad, la resistencia a la compresión y la durabilidad del hormigón utilizando metacaolín, cenizas volantes y escoria como sustitutos del cemento, y mezclando metacaolín con cenizas volantes y escoria por separado para preparar el hormigón. Los resultados muestran que cuando el metacaolín reemplaza del 5% al ​​25% del cemento en cantidades iguales, la resistencia a la compresión del hormigón mejora a todas las edades; cuando se utiliza metacaolín para reemplazar el cemento en un 20% en cantidades iguales, la resistencia a la compresión a cada edad es óptima, y ​​su resistencia a los 3d, 7d y 28d es un 26,0%, un 14,3% y un 8,9% mayor que la del hormigón sin metacaolín añadido, respectivamente. Esto indica que, para el cemento Portland tipo II, la adición de metacaolín puede mejorar la resistencia del hormigón preparado.

Se utiliza escoria de acero, metacaolín y otros materiales como materias primas principales para preparar cemento geopolimérico en lugar del cemento Portland tradicional, con el fin de lograr el ahorro de energía, la reducción del consumo y la transformación de residuos en recursos valiosos. Los resultados muestran que cuando el contenido de acero y cenizas volantes es del 20% cada uno, la resistencia del bloque de prueba a los 28 días alcanza un valor muy alto (95,5 MPa). A medida que aumenta la cantidad de escoria de acero añadida, también se observa una reducción en la retracción del cemento geopolimérico.

Utilizando la ruta técnica de “cemento Portland + aditivo mineral activo + agente reductor de agua de alta eficiencia”, la tecnología de hormigón magnetizado con agua y los procesos de preparación convencionales, se realizaron experimentos para la preparación de hormigón de escoria de piedra de baja emisión de carbono y ultra alta resistencia utilizando materias primas como piedras y escoria de una amplia gama de fuentes locales. Los resultados indican que la dosificación adecuada de metacaolín es del 10%. La relación masa/resistencia de la contribución de cemento por unidad de masa del hormigón de escoria de piedra de ultra alta resistencia es aproximadamente 4,17 veces mayor que la del hormigón ordinario, 2,49 veces mayor que la del hormigón de alta resistencia (HSC) y 2,02 veces mayor que la del hormigón de polvo reactivo (RPC). Por lo tanto, el hormigón de escoria de piedra de ultra alta resistencia preparado con baja dosificación de cemento es la dirección del desarrollo del hormigón en la era de la economía baja en carbono.

(3) Tras añadir caolín resistente a las heladas al hormigón, el tamaño de los poros se reduce considerablemente, mejorando así su resistencia a los ciclos de congelación y descongelación. Tras un cierto número de ciclos, el módulo de elasticidad de la muestra de hormigón con un 15 % de caolín a los 28 días es significativamente superior al del hormigón de referencia a la misma edad. La aplicación combinada de metacaolín y otros polvos minerales ultrafinos en el hormigón también puede mejorar notablemente su durabilidad.