寒冷地区混凝土结构所处环境十分恶劣，破坏因素复杂多样，混凝土结构在承受冻融循环作用的同时还会遭受二氧化碳等物质的侵蚀，较之一般大气环境，冻融环境中混凝土结构的耐久性损伤机理更为复杂。论文将对冻融环境下混凝土的碳化规律及碳化寿命进行深入研究，为寒冷地区的混凝土结构耐久性设计与评估奠定基础。论文从混凝土碳化机理出发，分析了冻融循环对混凝土孔隙以及气体扩散的影响。根据Papadakis建立的碳化反应速率与可碳化物质浓度之间的关系，采用数值计算方法研究了碳化-冻融耦合作用下混凝土孔隙率及pH值的变化规律。论文基于混凝土pH值定义了混凝土完全碳化区和部分碳化区，根据pH值数值计算结果，分析了混凝土碳化的影响因素，建立了冻融环境下混凝土碳化深度预测模型，并利用工程实测数据对该模型进行了验证。论文通过分析钢筋的锈蚀机理，提出了冻融环境下混凝土中钢筋初始锈蚀的条件，利用pH值的数值计算结果，给出了混凝土部分碳化区长度的计算公式，并在此基础上，提出了冻融环境下混凝土碳化寿命预测的方法。