在2025年，氯化鈣行業展現出多元發展態勢，尤其是在土木工程材料改良方面。隨著建築行業對特殊地質條件下土壤改良需求的增加，氯化鈣憑藉其獨特的化學性質，在紅黏土改良領域逐漸嶄露頭角。紅黏土作為一種在我國南方廣泛分布的特殊土壤，具有高液限含水量、高分散性以及受乾濕循環影響易開裂等特性，給工程建設帶來諸多挑戰。而氯化鈣因其吸濕能力強、價格低廉且環境友好等優點，成為改良紅黏土的潛在優質材料，相關研究與應用不斷拓展，這也促使氯化鈣行業在該領域的市場規模逐步擴大。

一、紅黏土特性與改良背景

紅黏土在我國南方省份如廣西、雲南、貴州、四川等地廣泛分布。其具有高土體強度、低土體壓縮性、高土體孔隙比、高液限含水量(如本文研究的桂林紅黏土液限達 75.9%)、高土體分散性等特點。同時，受乾濕循環作用，土體干縮開裂顯著。許多工程實例表明，以紅黏土作為基礎的路基邊坡等構築物，降雨時雨水沿土體表面裂隙向縱深擴展侵蝕土體，致使開裂發育更顯著，破壞土體結構，引發工程事故，造成巨大經濟損失。針對紅黏土的特點，此前已有多種改良研究，但在改善紅黏土持水性能方面探討較少。而氯化鈣作為常用乾燥劑，吸濕性強，具備優秀的持水性能，為紅黏土改良提供了新方向。

二、試驗材料與方案

(一)試驗材料

本次試驗所用紅黏土取自廣西桂林市臨桂區某在建建築工地地表下 3 - 5 m 處，土樣呈棕紅色，天然含水率較高。其具體物理性質指標為：液限 75.9%、塑限 28.2%、塑性指數 47.8、最大幹密度 1.56 g・cm -3、最優含水率 27%、比重 2.73。試驗用的氯化鈣添加劑為分析純級別，白色顆粒狀，含量≥96%，pH(50g・L -1，25℃)在 8.0 - 10.0 之間。試驗用水均為蒸餾水。

(二)試驗方案

界限含水率試驗：由於界限含水率試驗試樣土體含水率處於變動狀態，使用 100 g・L -1 氯化鈣溶液進行試驗。取室溫下自然風乾的桂林紅黏土土樣 250g，木錘碾碎過 0.5 mm 篩，用蒸餾水配置試樣，在搪瓷平板托盤中調配成均勻膏狀，放置於調土皿中浸潤過夜;同樣方式用 100 g・L -1 氯化鈣溶液調配土樣。

直剪試驗：取室溫自然風乾的桂林紅黏土土樣，木錘碾碎過 2mm 篩，置於 100 - 110℃烘箱內烘乾 8h，冷卻至室溫後製備兩組直剪試樣。一組按紅黏土土體最優含水率 27% 加水配置紅黏土素土土樣;另一組將 10%(氯化鈣與風乾紅黏土的土體質量比)的氯化鈣以溶液形式摻加到紅黏土中，再按最優含水率 27% 加水製備土樣。兩組土樣攪拌均勻後密封靜置 24h。採用壓樣法制樣，在真空缸內抽氣 2h 後，在蒸餾水中浸泡 12h 使其飽和後進行直剪。對每組紅黏土素土、氯化鈣 - 紅黏土進行垂直壓力 100、200、300、400kPa 的不固結不排水快速剪切試驗，剪切速率設為 0.8mm・min -1，直至試樣土體破壞。

干化試驗：本次紅黏土干化試驗溫度控制在 25℃，由高低溫交變濕熱試驗箱完成。配置 150% 含水率的紅黏土素土泥漿試樣 3 個(直徑 85mm)與添加 10% 土體質量比例氯化鈣的氯化鈣 - 紅黏土泥漿樣 3 個(直徑 85mm)，將試樣置於 25℃恆溫箱中，定時用高清攝像設備拍照並稱量試樣質量。

三、氯化鈣對紅黏土液塑限及力學性質影響

(一)對紅黏土界限含水率的影響

向桂林紅黏土中添加干土土體質量比例為 10% 的分析純無水氯化鈣後，通過液塑限聯合測定儀測定發現，紅黏土的液限含水量從 75.9% 降低至 72.2%，塑限含水量從 28.2% 增加至 29.3%，塑性指數從 47.8 降至 42.9。當氯化鈣以溶液形式均勻添加至紅黏土中時，紅黏土顆粒表面的負電荷吸引孔隙水中的 Ca²⁺，致使黏土顆粒表面四周的雙電層被壓縮，擴散層結合水膜厚度減小，紅黏土土顆粒持水能力減弱，液限含水量降低。同時，土體孔隙溶液中的氯化鈣與空氣接觸面積相對較大，與空氣中二氧化碳反應生成微小碳酸鈣晶體，增加了黏粒含量並在土顆粒間產生聯結，提高了土體可塑性，使得塑限含水量略微提高，總體表現為塑性指數降低。

(二)對紅黏土力學性質的影響

對紅黏土素土、氯化鈣 - 紅黏土進行不固結不排水直接剪切試驗。按相關標準要求，對紅黏土素土試樣(1 - 3 號試樣)、氯化鈣 - 紅黏土試樣(4 - 6 號試樣)分別施加垂直壓力 100、200、300、400kPa 進行快速剪切試驗，剪切速率 0.8mm・min -1 直至土體破壞。結果表明，桂林紅黏土的抗剪強度隨垂直壓力增加而增大，加入 10% 分析純氯化鈣後抗剪強度減小。從抗剪強度指標看，摻加氯化鈣後紅黏土黏聚力整體呈增大趨勢，內摩擦角呈減小趨勢。從氧化鐵膠結角度分析，以溶液形式加入的氯化鈣呈弱鹼性，在鹼性條件下無定形鐵溶解度很低，黏土土體中晶態氧化鐵形成受阻，導致黏土顆粒之間結構聯結點的骨架支撐處膠結能力弱化，土體力學性能下降。且部分 SiO₂在鹼性條件下反應，破壞了膠體間的橋架結構，紅黏土土體中主要膠結作用的鐵鋁氧化物膠體被鈣離子不完全交換，損壞了土顆粒間的緊密結構。

四、氯化鈣對紅黏土持水性能影響

(一)紅黏土干化試驗結果

對紅黏土素土、氯化鈣 - 紅黏土進行土體干化試驗。結果顯示，在 25℃環境中，當試驗進行到 51h 時，紅黏土素土試樣首次出現裂隙;而氯化鈣 - 紅黏土試樣在 53h 時首次出現裂隙。在 51h 時，紅黏土素土試樣含水率較氯化鈣 - 紅黏土試樣大幅度下降。干化試驗結束時，紅黏土素土試樣含水率均值為 6.06%，氯化鈣 - 紅黏土試樣含水率均值為 20.36%，較紅黏土素土試樣提高 14.30%。這表明氯化鈣的加入提升了紅黏土的持水性能。

(二)持水性能提升機理

《2025-2030年全球及中國氯化鈣行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，氯化鈣性質穩定，吸濕性能良好，能吸收潮濕空氣中的水分，無水氯化鈣吸濕量可達 80%，且需在 260℃以上才能完全脫水。在 25℃環境中，無水氯化鈣與水反應產物主要為 CaCl₂・6H₂O。CaCl₂・6H₂O 是一種無機水合鹽類固液相變材料，具有大於純水的潛熱與比熱容，其溶液蒸發速率小於純水。紅黏土因失水收縮產生開裂破壞比一般黏土更明顯，由於水分蒸發，土體從飽和到非飽和狀態，土顆粒間產生水 - 氣 - 粒三界面，出現基質吸力，當張拉應力大於抗拉強度時土體出現裂隙，裂隙又加速水分遷移散失。而當紅黏土中添加氯化鈣時，因其溶液比熱容大於純水及自身吸水能力，使得氯化鈣 - 紅黏土中水分蒸發速率低於紅黏土素土，水分蒸發速率降低提高了相同時間內紅黏土土體的含水率，延長了土體裂隙產生時間並減慢裂隙產生速度，進而提高了氯化鈣 - 紅黏土的持水能力。

總結

通過一系列試驗研究發現，氯化鈣對紅黏土有著多方面影響。在界限含水率方面，加入氯化鈣致使桂林紅黏土液限含水量降低、塑限含水量略微增加，總體塑性指數降低。在持水性能上，在低於 29℃的溫度環境中，氯化鈣 - 紅黏土試樣持水性能強於紅黏土素土試樣。在力學性質方面，氯化鈣的加入減弱了紅黏土土顆粒間的膠結力和化學鍵作用力，改變了紅黏土結構，導致其力學性質減弱。這些研究成果為氯化鈣在紅黏土改良領域的應用提供了重要的數據與理論參考，也為2025年氯化鈣行業在土木工程領域的拓展提供了有力支撐，後續可進一步深入研究氯化鈣與紅黏土相互作用的長期穩定性以及在不同複雜工程環境下的應用效果。