水泥基材料在土木工程中有着广泛的应用，其中常见的有混凝土、水泥瓦、水泥板和再生砖等等这些组成成分中含有水泥的建筑材料。它们之所以有着最广泛的应用，是因为其较好的防水性、易加工性、易获得性和经济性等特点。但是随着人类对各种建筑材料性能要求的不断提高和人类物质生活的不断发展，也对水泥基材料提出了更高的要求，比如高强，高抗渗，良好的防水性能等等，因此改造混凝土等水泥基建材的工作也显得格外重要。另一方面，水泥产业的制造活动会排放大量二氧化碳到大气中，近年来全球温度升高，随着人类工业活动的大量开展，温室气体二氧化碳的大量排放被认为是温室效应的最主要原因。本文以开发可回收利用二氧化碳的良好建材为出发点，研究用超临界二氧化碳改造混凝土等建材的碳化深度和性能改变。首先主要归纳目前国内外对于水泥基材料碳化的认识和结论；全面阐述和分析混凝土碳化的机理，包括混凝土自然碳化的机理和超临界碳化的机理；分析影响碳化的各种因素，确定了超临界碳化的情况下，影响碳化深度最主要的三个参数：碳化时间、二氧化碳的密度和水泥基材料的强度；根据A.Saetta的文献建立多孔材料耦合封闭微分方程组，为后面的数值分析做好基础工作。介绍根据国外的设备构想而自主设计、开发和组装的一套超临界二氧化碳处理水泥基材料的设备，并且进行超临界二氧化碳碳化混凝土和水泥等水泥基材料的试验研究，这是本文最主要的创新点。试验主要侧重于碳化后水泥基材料的碳化深度和强度变化、各种材料吸收二氧化碳的能力等方面；同时分析碳化深度与各影响参数的关系。利用试验数据结果修正了偏微分方程组中与超临界碳化相关的参数指前因子A，然后利用Comsol软件进行混凝土超临界碳化的数值模拟，比较之前的试验结果，验证数值模型的有效性后，对数值分析结果进行拟合，按照牛荻涛公式的形式，提出了超临界碳化情况下的混凝土碳化深度计算公式；又根据试验数据，拟合回归得出了混凝土碳化后抗压强度增加值的预测公式和三种强度的混凝土在中密度超临界二氧化碳碳化下吸收二氧化碳重量的公式，便于试验和应用中预测碳化后的混凝土抗压强度提高情况和判断吸收二氧化碳的重量；另外还通过试验数据的拟合，得出了0.001立方米的水泥板、水泥砖和水泥瓦这三种材料吸收二氧化碳重量与碳化时间之间相互关系的经验公式。