Under resor i utlandet studerade af Kleen främst befästningskonst men även civil arkitektur. Erfarenheter från bl.a. striderna om Antwerpen 1830–32 omsatte han i delvis ny gestaltning av den 1819 påbörjade Karlsborgs fästning, med vars uppförande han var verksam i 30 år. Han var också övermekanikus för ombyggnaden av Strömsholms kanal,