混凝土结构的耐久性问题是当今工程界普遍关心的问题,而混凝土的碳化是一般大气环境中造成钢筋混凝土结构耐久性破坏的前提条件。实际工程中的混凝土结构大都在荷载作用下工作。因此研究荷载作用下的混凝土的碳化问题对混凝土结构的耐久性评估和设计具有一定的指导意义。本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法,以钢筋混凝土梁为研究对象,基于COMSOL软件,对混凝土的碳化和荷载作用下混凝土的碳化进行了研究。具体内容是:1.建立混凝土碳化的数值模型,并对该混凝土碳化模型进行验证,然后运用模型分析水灰比、水泥用量、环境温度、相对湿度、CO₂浓度对混凝土碳化深度的影响规律。2.分别根据拉力作用（压力作用）下CO₂在混凝土内的扩散理论,建立不同等级的轴心拉力（轴心压力）作用下的碳化模型,分析轴心拉力（轴心压力）对混凝土碳化深度和碳化速率的影响规律。3.结合工程实例,对荷载作用下的混凝土梁的碳化进行建模,分析设计使用年限内最大的碳化深度。结果表明:混凝土碳化数值模型具有较高的可信性。水灰比与混凝土的碳化深度近似成正比的关系;水泥用量与混凝土碳化深度约为反比的关系;温度对碳化深度的影响不是特别大;随着相对湿度的增大,碳化深度先增大后减小并在相对湿度为0.65时,混凝土碳化深度最大;混凝土的碳化深度与CO₂浓度约成正比的关系。无荷载作用下混凝土的碳化速率系数为2.93;随着轴心拉力的增大,混凝土的碳化深度和碳化速率均增大,碳化速率系数与拉力荷载率的关系式为:k=k₀(1+0.039e^{（25P_t）/8};随着轴心压力的增大,混凝土的碳化深度和碳化速率均先减小后增大,碳化速率系数与拉力荷载率的关系式为:k=k₀（1-2.99P_c+4.51P_c²）,并且压力荷载率小于65%时,对混凝土的碳化有抑制作用。