海洋环境中的长寿命混凝土结构往往会受到混凝土表层碳化和氯离子侵入两种过程的同时作用,目前的耐久性设计通常将这两个过程单独考虑而不考虑二者的相互作用。随着工程使用寿命的不断提高,碳化和氯离子侵入的相互作用程度越来越引起关注,本文从理论和试验研究了混凝土表层碳化对氯离子迁移的影响,并以深中通道工程组合梁为例,计算表层碳化对相关耐久性设计指标的影响。本文选用了四种配合比混凝土作为研究对象,胶凝体系为普通硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥混掺8%粉煤灰与14%矿渣,为了获得足够的碳化深度,水胶比选择0.5和0.6两种,并同时制作普通硅酸盐水泥净浆试件。混凝土试块和净浆试件均分为碳化组和未碳化组,其中混凝土试块在快速碳化3个月后与未碳化组混凝土一起置于氯化钠溶液中浸泡35d,磨粉取样后分别测量总氯离子含量、自由氯离子含量和滤液pH值,并用比重法测量混凝土密度与孔隙率,选择基于菲克(Fick)定律的扩散模型分别回归出碳化区和未碳化区的氯离子扩散系数。净浆组取样分别进行热重试验和压汞试验测试浆体性能。基于上述试验数据,本文从碳化后混凝土的孔隙结构改变、孔隙溶液的离子环境改变和碳化对氯离子吸附的影响三个方面分析碳化对氯离子扩散系数的影响。最终本文基于试验值和理论值确定碳化对氯离子扩散系数的影响因子,结合氯离子扩散模型,确定海洋大气环境中深中通道组合梁保护层厚度的设计值。研究表明,碳化会显著改变混凝土和浆体的孔隙结构,提高密实度,从而降低氯离子的扩散系数。碳化后混凝土内部孔隙溶液的离子强度和电势降低,会加速氯离子的扩散。碳化后混凝土内部的氢氧化钙和水化硅酸钙含量明显降低,使得混凝土对氯离子的吸附能力下降。碳化会增大氯离子的扩散系数,加速氯离子在混凝土内部的迁移。碳化后混凝土内部的总氯离子含量与自由氯离子含量明显增加,从而增大钢筋的锈蚀风险。对于海洋大气环境中的长寿命混凝土结构,表层碳化对氯离子扩散过程的影响不可忽视。