在混凝土表面敷设有机成膜涂层来提高混凝土的抗碳化能力是一种既简便又有效的方法,具有广阔的应用前景。本文选择了环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、聚氨酯面漆、环氧树脂面漆和氯化橡胶面漆等五种常见的有机涂料,以有机成膜涂层混凝土为研究对象,采用紫外加速老化和室外自然暴露老化方法对混凝土表面涂层进行老化。对老化前后的涂层混凝土进行加速碳化实验,系统地研究了涂层对混凝土抗碳化性能的影响。针对涂层易老化的特性,利用纳米SiO₂对涂层进行改性。通过加速碳化和紫外老化实验,研究了改性涂层的碳化防护能力和紫外老化性能。通过涂层性能实验对改性涂层防护性能进行验证,结合微观实验对改性涂层防护机理进行分析。通过对涂层混凝土碳化实验研究,有以下发现:在同一涂层体系厚度下,涂层体系碳化防护能力排序为:聚氨酯涂层体系>环氧树脂涂层体系>氯化橡胶涂层体系;涂层混凝土抗碳化性能不仅与涂层有关,还与基层混凝土水灰比有关。混凝土水灰比越低,涂层体系对混凝土的碳化防护贡献越小;混凝土碳化深度随着涂层体系厚度的增加呈指数函数减小。通过对老化后涂层混凝土碳化实验的研究,有以下发现:在同一涂层体系厚度下,涂层体系抗老化能力排序为:聚氨酯体系>环氧树脂体系>氯化橡胶体系;在紫外老化中,涂层体系的防碳化能力随着紫外辐照量的增加呈S型曲线退化;在自然老化中,涂层体系的防碳化能力随着自然老化时间的增加呈抛物线退化;建立了涂层体系在紫外老化条件下的寿命预测方法,并推导出涂层体系在自然条件下的使用寿命;通过微观实验发现,涂层老化主要是由于涂膜发生降解,产生颗粒物、细小孔隙和裂纹。通过对纳米改性涂层的研究,有以下发现:纳米SiO₂能够有效改善涂层混凝土抗碳化性能,且纳米Si O₂对氯化橡胶涂层改善效果好于环氧树脂和聚氨酯;各涂层的最佳纳米SiO₂掺量在0.4%-1.2%之间,当纳米SiO₂掺量超过最佳掺量后,改性涂层的碳化防护效果逐渐降低;纳米Si O₂可以有效改善涂层的抗紫外老化性能,纳米SiO₂掺量在0.4%-1.2%之间效果最好;改性后涂层的耐腐蚀和憎水性能明显提高;加入纳米Si O₂后涂膜得到有效填充,涂膜孔隙明显减少,在紫外光照下涂膜破坏明显降低。通过理论分析和实验数据回归分析,推导出了有机成膜涂层体系混凝土的碳化微分方程;建立了涂层体系当量混凝土厚度和扩散系数计算公式;利用MATLAB编程求出混凝土碳化微分方程数值解;对连续复涂涂层后混凝土碳化深度进行了预测。