碳化是混凝土的主要耐久性能之一,近年来,由于大气中的二氧化碳等酸性气体的不断增加,混凝土中的碱性物质与二氧化碳发生碳化反应,降低其碱性,导致钢筋锈蚀,最终使混凝土结构丧失承载能力。在实际工程中,大部分混凝土构件还受到持续荷载的作用,因此,研究荷载与碳化共同作用下力学及碳化性能,对工程实际更具意义。本文将四点弯预加载的混凝土试件进行快速碳化试验,研究不同荷载水平和碳化时间对混凝土碳化性能的影响规律,结果表明,碳化时间相同时,碳化深度、碳化速率在拉应力区随应力水平的增大而增大,压应力区随应力水平的增大而减小;应力水平相同时,拉应力区与压应力区碳化深度随碳化时间的增加而增加;基于试验结果分别建立弯曲拉应力水平、弯曲压应力水平与碳化时间共同影响下的碳化深度预测模型,模型与试验值吻合较好。通过不同荷载水平和碳化时间作用的混凝土试件进行抗压和抗折试验,发现应力水平相同时,随着碳化时间的增加抗压强度增大,抗折强度先减小、再增大;碳化时间相同时,抗折强度随应力水平的增加而减小。通过X射线衍射分析及差热-热重分析表明,未碳化时混凝土中Ca（OH）₂含量高于碳化后的混凝土,碳化后较未碳化时混凝土中含有大量的CaCO₃,在碳化初期（碳化时间7天）碳化反应较为充分。通过压汞法研究载与碳化共同作用下混凝土孔结构演变规律,发现随应力水平、碳化时间的增加,混凝土总孔隙量、总孔面积、孔隙率、少害孔、无害孔总孔隙率均减小,应力水平相同时,碳化作用初期受压区孔结构改善大于后期;碳化时间相同时,随应力水平增加受拉区内部缺陷及孔隙增多。采用数字图像相关技术（DIC）对抗折试件表面应变场变化规律进行统计分析,定义水平应变统计指标表征混凝土损伤程度,结果表明,碳化时间相同时,应力水平越大混凝土受拉区水平应变统计指标的转折点出现越早,即出现损伤越早,受压区越早由损伤形成进入损伤积累阶段,且较早的退出损伤积累阶段而发生破坏;应力水平相同时,随着碳化时间的增加,受拉区水平应变统计指标的转折点出现越迟,即出现损伤越晚。受压区会越早由损伤形成进入损伤积累阶段,且越晚发生破坏。