混凝土的抗碳化性能是衡量混凝土耐久性的重要指标。但是,传统的混凝土配制理论和方法通常按照预定强度指标设计混凝土配合比,难以定量反映混凝土的抗碳化性能。鉴于此,本文基于混凝土的碳化机理,提出了一种综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法,建立了混凝土碳化速率系数的多因素计算模型,提出了高性能混凝土抗碳化性能的定量设计方法,建立了碳化环境下结构混凝土服役寿命综合分析模型。本文主要的研究工作包括：1、提出一种综合评定混凝土碳化速率系数的图像分析方法,该方法利用图像分析方法精确分析混凝土整个断面的碳化区域,基于碳化区域面积比求解混凝土碳化速率系数,避免了传统方法受主观操作影响较大,精度较差等缺陷,为综合评定混凝土整体的抗碳化性能提供了分析手段和依据。2、通过混凝土碳化速率系数的单因素分析,确定了混凝土配合比参数中影响混凝土抗碳化性能的主要因素,并基于本课题组的掺粉煤灰和矿粉高性能混凝土碳化试验结果和收集得到的各相关课题组混凝土碳化试验数据,利用回归分析的最小二乘法,建立了具有普适性的混凝土碳化速率系数多因素计算模型。3、提出了高性能混凝土抗碳化性能的定量设计方法。基于混凝土碳化速率系数多因素计算模型,建立了能同时满足混凝土碳化速率系数限值和强度等级要求的混凝土配合比设计方法,形成了抗碳化高性能混凝土的制备技术,并通过强度和碳化试验验证了所提出的混凝土碳化速率系数多因素计算模型和基于强度与抗碳化性能的混凝土配合比设计方法的正确性。4、综合考虑环境湿度、干湿交替条件及加速试验中CO2浓度对混凝土碳化速率系数的影响,基于提出的混凝土碳化速率系数多因素计算模型,建立了碳化环境下混凝土结构的服役寿命综合分析模型,并对不同碳化环境作用等级下结构混凝土的服役寿命进行了分析。