硫酸盐（渍）土广泛分布于我国西部和滨海地区[1, 2]，这类土体通常含有可溶性的硫酸盐，例如硫酸钙（CaSO4）、硫酸镁（MgSO4）、硫酸钠（Na2SO4）等，由这类土构成的路基或地基遇水极易产生溶陷、腐蚀基础、膨胀等岩土灾害问题[1]。现有研究多次报道我国西北地区多所建筑物（房舍及变电站）由于硫酸盐土的溶陷而导致地基开裂[3]，铁路无砟轨道因硫酸盐土的膨胀而出现路基上拱[4]；广东、江苏等滨海地区的硫酸盐土极易溶陷，导致地基强度和水稳定性极差，已严重危害到沿海公路和建筑物的建设[5, 6]。由此可见，硫酸盐土已经成为制约我国西部及滨海地区工程建设的重要因素，对这类土体的固化处理成为亟需解决的工程课题。
目前，水泥和石灰等钙基固化剂已成为世界各国公路路基和地基建设的常用材料[7]。但是，经过这两种固化剂处理后的硫酸盐土，如石膏土，在潮湿的环境下易生成一种可膨胀的矿物-钙钒石[8]。钙矾石主要源于水泥或石灰中的钙离子和硫酸根离子的化学反应，其生成会引起土体膨胀、强度损失及耐久性降低等问题[9]，进而会造成路基和地基结构的破坏。Puppala等[10]在使用石灰与水泥固化硫酸盐土后，发现路基出现膨胀，从而引起上层路面严重的开裂与鼓包。张傲宁等[11]指出水泥固化硫酸盐土会造成严重的拱胀变形问题。Hunter[12]发现石灰固化可引起硫酸盐路基土严重的隆起变形，甚至超过了30cm。此外，水泥和石灰的大量使用会造成明显的能源消耗和CO2排放，不利于实现节能减排和可持续发展目标。
考虑到普通硅酸盐水泥和石灰存在的缺点，国内外多名学者在探索新的硫酸盐土固化方法。Puppala等[7]采用抗硫酸盐水泥来固化硫酸盐土，试验结果表明，固化后的土体中钙矾石的含量显著减少，且土体膨胀率明显降低，土体强度得到很大改善。McCarthy等[13]报道粉煤灰可以抑制钙钒石生成并且改善土体膨胀，但固化后的土体强度却不足。尽管抗硫酸盐水泥与粉煤灰对抑制硫酸盐土体积膨胀都有一定的效果，但是这些固化剂也存在各自的缺点。例如，生产抗硫酸盐水泥需要耗费大量的能量并且会排放许多的二氧化碳气体，对资源和环境产生较大的负面影响，且其生产成本比较昂贵；而粉煤灰无法对土体提供足够的强度，所以亟需其他更为有效而环保的固化方法来处理硫酸盐土。
近年来，在水泥固化土中引入非钙基材料的方法得到了一定的关注。Yao等[14]报道氧化镁（MgO）的加入既可提高水泥固化软土的无侧限抗压强度（UCS）和延性，也可提高水泥土的抗硫酸侵蚀能力。Song等[15]研究了MgO含量对水泥浆体力学性能的影响，发现随着MgO含量的增加，水泥浆体的抗弯和抗压强度逐渐增大。Wang等[16]报道了水泥和MgO比值为5:1时，MgO的加入可以改善水泥固化软土的抗剪强度。综上可知，当MgO与水泥共同固化土时，土的力学特性和抗侵蚀性能都可得到改善。因此，MgO复合水泥（MgO-水泥）有前景应用于固化硫酸盐土，特别是，MgO的使用，可以替代部分水泥，减少钙元素的引入，进而减少钙矾石形成。所以，有必要对MgO-水泥固化硫酸盐土进行试验研究。但是，当前少有学者采用MgO-水泥这一方法对硫酸盐土进行固化改良。
为了探索MgO-水泥固化硫酸盐土的可行性，本研究采用UCS试验和垂直膨胀试验，探讨了MgO-水泥固化硫酸盐土的力学和膨胀特性。结合X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和核磁共振（NMR）试验，研究了固化土的矿物成分、微观形貌和孔隙特性，并分析了MgO-水泥固化硫酸盐土的微观机理。
结论
（1）MgO含量会影响MgO-水泥固化硫酸盐土的膨胀、强度和变形性能。在养护7天、28天、90天和浸泡后，试样的UCS都随着MgO与水泥配比增加总体呈现先增大后减小的趋势。
（2）在膨胀试验中，0.5:9.5固化土的总膨胀率（1.15%）最小，比纯水泥固化土的膨胀率（1.70%）小0.55%；相比0.5:9.5和1:9，2:8和3:7固化土样的膨胀持续增加，总膨胀率超过7.5%，且在浸泡后出现了显著的表面裂纹。
（3）XRD、SEM和NMR试验结果表明，对比纯水泥固化土，浸泡后0.5:9.5固化土中产生的钙矾石较少，CSH粘结力足以抵消钙矾石引起的膨胀，孔隙结构变化不大；当加入过量MgO时，如2:8和3:7，MSH的形成抑制了CSH的形成，进而削弱了CSH的影响，孔隙结构变得疏松。
（4）综合来看，MgO:C=0.5:9.5固化土在强度和抵抗膨胀方面均可优于纯水泥固化土；0.5:9.5是MgO-水泥固化硫酸盐土较优的固化剂配比，此方案的推广可以降低水泥耗能和减少碳排放，有利于保护环境和可持续发展。
