Для высокоценного использования доменного шлака, содержащего титан (TBBFS), на основе высокого содержания кальция в TBBFS использовали TBBFS в качестве источника кальция, щавелевую кислоту (OA) в качестве кислотного активатора и борную соль (BX) в качестве замедлителя схватывания для приготовления цемента на основе шлака и щавелевой кислоты (COC) при комнатной температуре через кислотно-щелочную реакцию. Систематически изучено влияние массового соотношения TBBFS к OA [m(TBBFS)/m(OA)] и содержания замедлителя на механические свойства и процесс гидратации материала. Результаты показали, что при m(TBBFS)/m(OA)=6:1 и содержании замедлителя 0,5% (w) время начального схватывания цемента на основе щавелевой кислоты составляет 11,32 мин, а прочность на сжатие через 28 дней достигает 27,05 МПа, что обеспечивает хорошие строительные и механические характеристики. Основными продуктами гидратации являются CaC₂O₄·2H₂O и аморфный силикат/диоксид кремния в форме геля, а механизм затвердевания проявляется как многоступенчатый кооперативный процесс формирования фаз. В данной системе кислотная среда, образующаяся при растворении OA, способствует разложению кальцийсиликатных фаз в TBBFS с высвобождением Ca²⁺ и SiO₄⁴⁻, которые взаимодействуют с C₂O₄²⁻ и H⁺ соответственно, последовательно образуя гелевую фазу CaC₂O₄·2H₂O и аморфный силикат/диоксид кремния с эффектом упрочнения и заполнения. При этом химически инертный кальцитаититанат (CaTiO₃) равномерно распределён в матрице, выполняя функцию микронапряженного усиления. Образованная многоуровневая композитная структура «жёсткий каркас - гибкий интерфейс - инертное заполнение» через упорядоченное формирование и кооперативное действие фаз на микроуровне обеспечивает синергетическое улучшение прочности, вязкости и долговечности материала.

Доменный шлак с титаном (TBBFS); цемент на основе щавелевой кислоты; кислотно-щелочной цемент; механизм затвердевания