水泥是目前软弱土固化处理中应用最广泛的固化剂之一，但是其生产与使用过程中存在耗能高、污染大、CO2排放严重、养护龄期长等缺点。因此，寻找碳排放量更小，生产耗能更低的水泥替代材料成为软弱土固化领域的热点议题之一。作为水泥的替代性材料，活性MgO的煅烧温度为700℃~800℃，显著低于水泥的1450℃，能耗低[1]。此外，活性MgO在土体中经过CO2气体快速碳化，生成多种镁式碳酸盐（HMCs），能有效提高固化土强度[2]，同时具有良好的环境效益[1, 3]。由此，发展了一种基于活性MgO碳化固化软弱土的技术，该技术具有固化速度快、吸收CO2气体和固碳利用等优点[4-5]。
国内外学者对活性MgO碳化固化软弱土技术展开了系列研究，明确了碳化过程的主要影响因素和碳化固化土的工程力学特性。MgO发生碳化并填充胶结土颗粒的过程受到多种因素的影响，包括固化土土体种类：MgO活性、碳化通气时间、碳化通气压力、CO2气体浓度、初始含水率等[5-9]。整体而言，试验环境越有利于CO2气体在土体中的运移，越益于增加反应活性，碳化就越完全。在CO2加速固化条件下，活性MgO碳化固化土相较于水泥固化土可以获得更高的无侧限抗压强度，弹性模量和密度[5, 10-11]。此外，现有研究还验证了MgO碳化固化土具有良好的耐久性[12-13]，其抗干湿循环性能和抗冻融性能与水泥固化土接近[14-15]，抗硫酸盐侵蚀特性则显著优于水泥固化土[16]。然而，该技术目前仅应用于浅层软弱土加固[17]。
对于深层软弱土加固需要，提出了一种碳化复合桩（MCP）的软弱地基处理技术[18]，即将透气管桩压入MgO搅拌土中，再注入CO2气体使之扩散进行快速碳化，形成具有较高强度的碳化复合桩。
本文以粉土和淤泥质土为处理对象，先采用室内模型试验，通过温度变化等定性分析碳化反应进程，结合理化性能及力学特性论证了碳化复合桩的有效性及其基本规律。在此基础上开展了现场应用试验，介绍碳化复合桩施工工艺、成桩质量及单桩承载力特性，进一步论证了碳化复合桩的工程应用有效性。
（1）活性MgO碳化前需要保证一定水化时间，水化时间可以通过温度监测确定，本文试验条件下，MgO在20%含水率的粉土中的水化反应为18 h以上。
（2）不同深度处碳化反应的升温和降温曲线大致相同，6 h左右达到最高碳化温度（68℃~79℃）；且距透气管桩的水平距离越近，碳化土体的升温速度更快且最高碳化温度越大，碳化反应越剧烈。
（3）不同深度处碳化土的无侧限抗压强度基本一致，介于620~784 kPa；且距透气管桩的水平距离越近，碳化土的无侧限抗压强度越高，动回弹模量越大，贯入度越小。
（4）在未压实粉土模型中，100 kPa通气压力下有效碳化距离可以达到70 cm以上；压实粉土则需要较高的碳化通气压力（200 kPa），有效碳化距离可达40 cm以上。相同通气压力下CO2气体在高含水率淤泥质土中的运移能力弱于粉土，但气体仍可以渗透。100 kPa与200 kPa通气压力下有效碳化距离均可达到70 cm以上，但200 kPa通气压力完成碳化所需时间明显短于100 kPa。
（5）通过现场试验，得到了MCP的主要施工工艺；开挖检验证明，MCP的桩身完整性良好，碳化均匀，氧化镁搅拌桩桩径达到设计要求碳化后氧化镁搅拌桩的标贯击数较高，均值达到39；碳化复合桩单桩竖向极限承载力为1920 kN，比PHC桩单桩极限竖向承载力提高37%。碳化复合桩具有良好的承载性能，兼具固碳与加固效果，是一种新型固碳技术，具有推广应用前景。
