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混凝土结构内部碱性物质的碳化反应及荷载作用是影响混凝土耐久性的主要原因，现有关于碳化对微结构影响的研究虽然有一些报道，但是这些研究成果还难以引入有关碳化的定量模型。换句话说，现有关于碳化的定量预测模型中含有微结构参数的很少，即使有，也是平均化的参数，没有探讨其依时变化规律以及这些微结构参数之间的关系。为了深入地对混凝土实际构件耐久性进行预测和分析，有必要对混凝土碳化及碳化-荷载耦合的影响因素、碳化前后微观结构变化进行深入分析和试验验证。本文重点研究了混凝土碳化前后固相成分(Ca(OH)2和CaCO3）及孔结构的变化。
碳化试验表明，无论是净浆、砂浆还是混凝土，水灰比越高，碳化速度越快;当水灰比为0.53和0.35时，碳化会填充孔隙，增加结构的密实度，减小孔隙率;当水灰比为0.23时，由于结构本身致密，孔隙率很小，因此碳化14d新生成的固相会对孔壁产生应力，孔隙率变大，碳化28d会填充碳化14d时所产生的孔。
碳化试验表明，酚酞试剂所测得的碳化深度仅仅是化学试剂的显色范围，并不代表达到此深度的物质已经完全碳化，也并不说明在此长度以外就没有发生碳化;碳化是一个渐变的过程，完全碳化区是一个很短的距离，本试验表明水灰比为0.53及0.35的砂浆其完全碳化深度小于3mm;试验还表明过渡碳化区是一个很长的距离，其长度与水灰比有关，水灰比越大，过渡碳化区越长，水灰比为0.53的砂浆，其过渡碳化区达到18mm，水灰比为0.35的砂浆，其过渡碳化区达到15mm。
加载-碳化耦合试验表明，受压抑制碳化，受拉促进碳化;当应力比为0.2时，受拉促进碳化占主导作用，因此受拉的孔隙率小于受压;当应力比为0.4或0.6时，结构会因为受拉而遭到破坏，此时受拉破坏结构占主导作用，因此受拉的孔隙率大于受压。
在试样成型过程中，由于各种操作问题会导致成型面结构不密实，孔隙不均匀，因此在加载试验过程中，因尽量避免用成型面作碳化面来测量碳化对试样的影响，本试验结果表明成型面对试验的影响高达100％。
分形是表征试样孔结构的一个重要指标，本试验通过压汞数据，计算得到孔轴分形维数、窄缩性及孔弯折度，基于热力学关系的分形模型计算得到了水泥砂浆的孔表面积分形维数，并探讨了孔表面积分形维数及孔轴分形维数与平均孔径、孔弯折度、窄缩性系数等一系列孔结构参数的关系。