Zur hochwer­ti­gen Verwertung von Hoch­t­ofen­schlacke mit Titan­an­teil (TBBFS) wurde basierend auf den hohen Calcium­ei­gen­schaften von TBBFS TBBFS als Calcium­quelle, Oxal­säure (OA) als saurer Aktivator und Borax (BX) als Verzögerer zur Herstellung eines Schlacken­basierten Calcium­oxalat­zements (COC) durch Säure-Base-Reaktion bei Raumtemperatur verwendet. Der Einfluss des Massenverhältnisses von TBBFS zu OA [m(TBBFS)/m(OA)] und der Verzögererzugabe auf die mechanischen Eigenschaften und den Hydratationsprozess des Materials wurde systematisch untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass bei m(TBBFS)/m(OA)=6:1 und einer Verzögererzugabe von 0,5 % (w) die Erstarrungszeit des hergestellten Calciumoxalatzements 11,32 Minuten beträgt und die Druckfestigkeit nach 28 Tagen 27,05 MPa erreicht, wobei gute Verarbeitungs- und mechanische Eigenschaften kombiniert werden. Die Haupt­hydratationsprodukte sind CaC₂O₄·2H₂O und amorphes Silikat-/Silicium­dioxidgel, wobei der Erhärtungsmechanismus als mehrstufiger kooperativer Phasenbildungsprozess dargestellt wird. In diesem System fördert die nach der Löslichkeit von OA entstehende saure Umgebung die Auflösung der Calciumsilikatphase in TBBFS und setzt Ca²⁺ und SiO₄⁴⁻ frei, die jeweils mit C₂O₄²⁻ bzw. H⁺ reagieren und nacheinander die Gelphase CaC₂O₄·2H₂O sowie das amorphe Silikat-/Silicium­dioxidgel mit verstärkender und füllender Wirkung bilden. Gleichzeitig ist chemisch inert Calciumtitanat (CaTiO₃) gleichmäßig in der Matrix verteilt und wirkt als Mikrogefüggestärker. Die gebildete mehrstufige Verbundstruktur „starres Gerüst - flexibles Interface - inerte Füllung“ realisiert durch geordnete Bildung und synergetische Wechselwirkung der Phasen auf mikroskopischer Ebene eine synergistische Verbesserung von Festigkeit, Zähigkeit und Dauerhaftigkeit des Materials.

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