近年来全球变暖、二氧化碳浓度持续增长,气候变化显著,致使钢筋混凝土结构服役条件越发严酷。随着新型材料的发展,研究人员尝试将纳米材料引入到水泥基材料中,用以提高其力学性能及其耐久性能。本文将新型二维纳米材料—石墨烯纳米片掺入到混凝土中,以影响混凝土碳化深度的主要气候条件—CO₂浓度、湿度和温度为主要控制因素,通过试验研究了普通混凝土和石墨烯混凝土在不同气候变化条件下其碳化深度的变化规律。主要研究内容如下:（1）以CO₂浓度为变量进行碳化试验,探讨了二氧化碳浓度对石墨烯混凝土碳化深度的影响规律。通过扫描电镜、X射线衍射分析,得到普通混凝土及石墨烯混凝土碳化后的表面形貌、微观结构变化特点;探讨石墨烯对混凝土碳化产物的作用机制;通过最小二乘法对试验数据进行拟合,得到CO₂浓度对石墨烯混凝土与普通混凝土碳化深度的影响程度。（2）以温度为变量进行碳化试验,研究了温度变化对石墨烯混凝土碳化深度的影响。利用扫描电镜、X射线衍射对不同碳化龄期的混凝土进行表征,得到了温度变化对普通混凝土和石墨烯混凝土碳化后表面形貌的变化特点,碳化产物的异同;利用试验数据进行拟合,取得了温度对石墨烯混凝土以及普通混凝土碳化深度的影响系数。（3）以湿度为变量进行碳化试验,分析了湿度变化对石墨烯混凝土碳化深度的影响规律。通过扫描电镜、X射线衍射对不同湿度的普通混凝土和石墨烯混凝土进行表征,得出不同龄期二者碳化后的表面形貌、微观结构;探讨了石墨烯对混凝土碳化生成物的作用机制;通过对试验数据的拟合得到湿度影响系数,分析得到湿度变化对石墨烯混凝土和普通混凝土碳化深度的影响。研究结果表明:CO₂浓度在6%～10%范围内,温度、湿度为定值时,石墨烯减慢了混凝土碳化深度的增长。温度在29℃～41℃范围内,CO₂浓度、湿度为定值时,石墨烯加快了混凝土碳化深度的增长。湿度在50%～85%范围内,CO₂浓度、湿度为定值时,石墨烯降低了混凝土的碳化深度的增长;通过电镜扫描发现,混凝土碳化后内部由纤维状,短棒状水化硅酸钙凝胶,方板状的CH晶体,逐渐变成碳酸钙晶体,填充了混凝土内部孔隙,使得混凝土内部更加密实;通过XRD分析发现在气候变化作用下,石墨烯的存在并未改变混凝土的碳化产物。二氧化碳浓度以及湿度为考虑因素时,石墨烯的添加使得碳酸钙晶体的生成量减小,而以温度为考虑因素时,石墨烯混凝土碳化产物结晶程度较好,碳化深度增长快。