Zur Erreichung einer hochwertigen Ressourcennutzung von titanhaltigem Hochofenschlacke (TBBFS) wurde basierend auf den hohen Calcium-Eigenschaften von TBBFS TBBFS als Calciumquelle, Oxalsäure (OA) als Säureaktivator und Borsäure (BX) als Verzögerer verwendet, um durch eine Säure-Base-Reaktion bei Raumtemperatur einen schlackebasierten Calciumoxalat-Zement (COC) herzustellen. Es wurde systematisch der Einfluss des Masseverhältnisses von TBBFS zu OA [m(TBBFS)/m(OA)] und der Verzögerermenge auf die mechanischen Eigenschaften und den Hydratationsprozess des Materials untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass bei m(TBBFS)/m(OA)=6:1 und einem Verzögerergehalt von 0,5 % (w) die Erstarrungszeit des hergestellten Calciumoxalat-Zements 11,32 Minuten beträgt und die Druckfestigkeit nach 28 Tagen 27,05 MPa erreicht, was eine gute Verarbeitbarkeit und mechanische Leistung vereint. Die hauptsächlichen Hydratisationsprodukte sind CaC₂O₄·2H₂O und amorphes Silikat-/Siliciumdioxidgel, wobei sich der Aushärtungsmechanismus als mehrstufiger, koordinierter Phasenbildungsprozess zeigt. In diesem System fördert die nach der OA-Auflösung entstandene saure Umgebung die Löslichkeit der Calciumsilikatphase im TBBFS und setzt Ca²⁺ und SiO₄⁴⁻ frei, die jeweils mit C₂O₄²⁻ bzw. H⁺ reagieren, um nacheinander die Gelphase CaC₂O₄·2H₂O und das verstärkende sowie füllende amorphe Silikat-/Siliciumdioxidgel zu bilden. Gleichzeitig ist chemisch inertes Calciumtitanat (CaTiO₃) gleichmäßig in der Matrix verteilt und wirkt als Mikroaggregatverstärkung. Die gebildete mehrstufige Verbundstruktur „starkes Gerüst – flexible Schnittstelle – inerte Füllung“ ermöglicht durch die geordnete und koordinierte Phasenbildung auf mikroskopischer Ebene eine synergistische Verbesserung von Festigkeit, Zähigkeit und Dauerhaftigkeit des Materials.

Titanhaltige Hochofenschlacke (TBBFS); Calciumoxalat-Zement; Säure-Base-Zement; Aushärtungsmechanismus