混凝土作为广泛使用的建筑材料,其耐久性问题受到越来越多的关注。对新拌混凝土进行二氧化碳表面处理,二氧化碳会与水泥基材料中的硅酸二钙、硅酸三钙及水泥水化产物c-S-H凝胶、氢氧化钙等反应,生成致密的碳酸钙和硅胶,填充混凝土孔隙,显著改善混凝土表面的渗透性,提升钢筋混凝土的耐久性,延长其在侵蚀性环境中的使用寿命。但是,粉煤灰、矿粉等矿物掺合料的加入会对二氧化碳表面处理的处理效果产生影响,且二氧化碳表面处理后混凝土孔结构对水泥基材料的组分比较敏感。因此,本研究通过三角形正交设计,采用抗压强度、表面渗透性、吸水率、碳化性能及氯离子迁移性能等指标对二氧化碳表面处理对水泥-粉煤灰-矿粉基三元体系混凝土渗透性的影响进行了评价;采用热重分析、红外分析、维氏显微硬度及电子显微镜等先进测试手段对二氧化碳表面处理对水泥-粉煤灰-矿粉基三元体系净浆试件微观结构的影响进行了测试。抗压强度的实验结果表明二氧化碳表面处理确实能使混凝土表层更加坚硬,从而增加其抗压强度,但是这种对抗压强度的提升是有限的,因为二氧化碳表面处理只对混凝土表面层产生影响,对混凝土试块整体抗压强度的贡献并不会很显著。随着后续养护龄期的增加,这种提升效果逐渐减弱,180d时甚至会降低混凝土抗压强度。这表明二氧化碳表面处理并没有促进混凝土的后续水化,反而会抑制后续水化;气体及水渗透性实验结果表明当粉煤灰、矿粉等矿物掺合料的掺量较小时,二氧化碳表面处理能够有效的降低混凝土气体及水渗透性,但是当矿物掺合料掺量较大时,二氧化碳表面处理的效果明显下降;吸水率实验表明当矿物掺合料掺量过大时,二氧化碳表面处理反而会使混凝土初始吸水率系数升高,劣化毛细孔结构。快速碳化实验及快速氯离子迁移实验的结果表明二氧化碳表面处理能够有效减少二氧化碳及氯离子的渗透深度,对于单掺粉煤灰的混凝土来说,这种改善效果尤其显著。维氏显微硬度的实验结果表明二氧化碳表面处理能够显著提高净浆试件表面层显微硬度,其作用深度大约为1.5mm。粉煤灰的加入会提升二氧化碳表面处理对显微硬度的改善效果。矿粉的加入会使二氧化碳表面处理的作用深度降低至1mm左右;红外及热重分析的结果表明二氧化碳表面处理消耗了试件中的氢氧化钙,生成碳酸钙及硅胶,但是反应生成物会包裹水泥熟料,阻碍水泥熟料的进一步水化;背散射图像的分析结果表明二氧化碳作用深度内试件孔隙率及氢氧化钙含量均显著下降。掺入粉煤灰能够提升二氧化碳表面处理的作用效果,且粉煤灰持续的火山灰效应会持续降低氢氧化钙含量;EDS分析结果表明二氧化碳能够与C-S-H凝胶反应,降低其钙硅比,二氧化碳表面处理后试件表面出现碳酸钙,后期碳酸钙会被C-S-H凝胶覆盖并胶结成更致密的结构。