1) セメントスラリーやモルタルの強度を高めることは、高性能コンクリートの重要な要素の一つです。メタカオリンを添加する主な目的の一つは、セメントモルタルやコンクリートの強度を高めることです。

Poonらによると、28日後および90日後の強度はメタカオリンセメントと同等であるが、初期強度は基準セメントよりも低い。分析によると、これは使用したシリコン粉末の凝集が激しく、セメントスラリー中での分散が不十分であることに関係している可能性がある。

（２）李克良ら（２００５）は、カオリン中のSiO２およびAl２O３含有量と焼成温度が、セメントコンクリートの強度向上におけるメタカオリンの活性に及ぼす影響を研究した。メタカオリンを用いて高強度コンクリートおよび土壌ポリマーを調製した。その結果、メタカオリンの含有量が１５％で水セメント比が０．４の場合、２８日後の圧縮強度は７１．９ MPaであった。メタカオリンの含有量が１０％で水セメント比が０．３７５の場合、２８日後の圧縮強度は７３．９ MPaであった。さらに、メタカオリンの含有量が１０％の場合、その活性指数は１１４に達し、同量のケイ素粉末よりも１１．８％高かった。したがって、メタカオリンは高強度コンクリートの製造に使用できると考えられる。

メタカオリン含有量が0%、0.5%、10%、15%のコンクリートの軸方向引張応力-ひずみ関係を調べた。メタカオリン含有量の増加に伴い、コンクリートの軸方向引張強度のピークひずみは著しく増加し、引張弾性係数はほぼ変化しないことがわかった。しかし、コンクリートの圧縮強度は著しく増加し、圧縮強度比はそれに応じて減少した。メタカオリン含有量15%のコンクリートの引張強度と圧縮強度は、それぞれ基準コンクリートの128%と184%であった。
メタカオリンの超微粉末がコンクリートに及ぼす強化効果を研究したところ、同じ流動性条件下では、メタカオリンを10%含有するモルタルの圧縮強度と曲げ強度が28日後に6～8%増加することがわかった。メタカオリンを混合したコンクリートの初期強度発現は、標準コンクリートよりも著しく速かった。基準コンクリートと比較すると、メタカオリンを15%含有するコ​​ンクリートは、3D軸方向圧縮強度が84%、28日軸方向圧縮強度が80%増加し、静的弾性係数は3Dで9%、28日で8%増加した。

メタカオリン土とスラグの混合比率がコンクリートの強度と耐久性に及ぼす影響を研究した。その結果、スラグコンクリートにメタカオリンを添加することでコンクリートの強度と耐久性が向上し、スラグとセメントの最適な比率は約3：7で、理想的なコンクリート強度が得られることがわかった。複合コンクリートのアーチ差は、メタカオリンの火山灰効果により、単独スラグコンクリートよりもわずかに大きい。引張強度は、基準コンクリートよりも高い。

メタカオリン、フライアッシュ、スラグをセメントの代替材として使用し、メタカオリンをフライアッシュやスラグと別々に混合してコンクリートを調製することにより、コンクリートの作業性、圧縮強度、耐久性を調べた。その結果、メタカオリンをセメントの5%から25%まで等量で置換すると、すべての材齢でコンクリートの圧縮強度が向上することがわかった。メタカオリンをセメントの20%等量で置換すると、各材齢での圧縮強度が理想的となり、3日、7日、28日における強度は、メタカオリンを添加していないコンクリートと比較して、それぞれ26.0%、14.3%、8.9%高くなった。これは、II型ポルトランドセメントの場合、メタカオリンを添加することで、調製したコンクリートの強度を向上させることができることを示している。

従来のポルトランドセメントの代わりに、製鋼スラグ、メタカオリン、その他の材料を主原料としてジオポリマーセメントを製造することで、省エネルギー、消費削減、廃棄物の有効活用という目標を達成する。その結果、鋼材とフライアッシュの含有量がともに20%の場合、28日後の試験体の強度が非常に高い値（95.5MPa）に達することがわかった。また、添加する製鋼スラグの量が増えるにつれて、ジオポリマーセメントの収縮を抑制する効果も期待できる。

「ポルトランドセメント＋活性鉱物混和剤＋高効率減水剤」という技術ルート、磁化水コンクリート技術、および従来の製造プロセスを用いて、様々な地域産の石やスラグなどの原料から低炭素かつ超高強度の石スラグコンクリートを製造する実験を行った。その結果、メタカオリンの適切な添加量は10%であることが分かった。超高強度石スラグコンクリートの単位質量あたりのセメント寄与の質量対強度比は、普通コンクリートの約4.17倍、高強度コンクリート（HSC）の約2.49倍、反応性粉末コンクリート（RPC）の約2.02倍であった。したがって、低添加セメントで製造された超高強度石スラグコンクリートは、低炭素経済時代のコンクリート開発の方向性である。

（３）耐凍害性カオリンをコンクリートに添加すると、コンクリートの細孔径が大幅に縮小し、コンクリートの凍結融解サイクルが改善されます。一定回数の凍結融解サイクルにおいて、カオリン含有量15％のコンクリート試料の28日齢時の弾性係数は、28日齢時の基準コンクリートの弾性係数よりも有意に高くなります。メタカオリンと他の鉱物超微粉末をコンクリートに複合的に使用することで、コンクリートの耐久性を大幅に向上させることもできます。