Pour réaliser une valorisation à haute valeur ajoutée du laitier de haut fourneau contenant du titane (TBBFS), en s'appuyant sur la haute teneur en calcium du TBBFS, le TBBFS a été utilisé comme source de calcium, l’acide oxalique (OA) comme activant acide, et le borax (BX) comme retardateur de prise, pour préparer un ciment à base de laitier et d’oxalate de calcium (COC) par réaction acido-basique à température ambiante. L'effet du rapport massique de TBBFS à OA [m(TBBFS)/m(OA)] et de la quantité de retardateur sur les propriétés mécaniques et le processus d'hydratation du matériau a été étudié de manière systématique. Les résultats montrent que lorsque m(TBBFS)/m(OA)=6:1 et que la quantité de retardateur est de 0,5 % (w), le temps de prise initiale du ciment à base d’oxalate de calcium préparé est de 11,32 minutes, et la résistance en compression à 28 jours peut atteindre 27,05 MPa, combinant de bonnes performances de mise en œuvre et mécaniques. Les principaux produits d’hydratation sont CaC₂O₄·2H₂O et un gel amorphe de silicate/dioxyde de silicium, le mécanisme de durcissement reflétant un processus de construction de phases multi-étapes et coopératives. Dans ce système, l’environnement acide formé après dissolution de l’OA favorise la dissolution de la phase silicate de calcium dans le TBBFS, libérant Ca²⁺ et SiO₄⁴⁻, qui réagissent respectivement avec C₂O₄²⁻ et H⁺, formant successivement une phase gélifiée CaC₂O₄·2H₂O et un gel amorphe de silicate/dioxyde de silicium ayant un effet de renforcement et de remplissage. Par ailleurs, le titanate de calcium chimiquement inerte (CaTiO₃) est uniformément réparti dans la matrice, jouant un rôle de renforcement micro-agrégat. La structure composite multi-niveaux formée d’«armature rigide - interface flexible - remplissage inerte», grâce à la formation ordonnée et la synergie des phases à l'échelle microscopique, permet l’amélioration simultanée de la résistance, de la ténacité et de la durabilité du matériau.

Laitier de haut fourneau contenant du titane (TBBFS); ciment à l’oxalate de calcium; ciment acido-basique; mécanisme de durcissement