混凝土具备高强度、匹配性好、易于就地取材等优点，因此被广泛用于各个领域，成为当今世界用量最大的建筑材料之一。然而许多混凝土结构往往由于耐久性劣损等原因而达不到设计的使用年限，而碳化则是导致混凝土结构耐久性劣化的主要因素之一。实际服役的混凝土结构除受外界环境影响外，往往还要承受机械荷载的作用。本文旨在研究机械荷载作用下的混凝土碳化问题，这对混凝土结构的耐久性设计和评估有一定意义。本文对未防水和防水处理的粉煤灰混凝土结构开展了不同形式荷载作用下的碳化研究。对混凝土试件分别施加长期和短期的轴拉、轴压荷载，然后进行碳化试验，测定混凝土碳化后的CaCO₃含量，分析了荷载作用下的混凝土碳化规律，研究了快速碳化和自然碳化的相关性，并基于试验结果对一般大气环境下混凝土结构的耐久性寿命进行了预测。试验结果表明：粉煤灰混凝土掺量为50%以下时，随着粉煤灰掺量的增大，其碳化耐久性逐渐降低。轴拉应力作用下的粉煤灰混凝土试件随着轴拉应力的增大，其碳化耐久性逐渐降低，处于长期轴拉应力作用下的混凝土试件其碳化耐久性远低于短期轴拉应力作用。轴压应力作用下的粉煤灰混凝土试件随着轴压应力的增大，其碳化耐久性呈现先增强后降低的趋势。施加短期轴压应力，在压应力水平为50%时，其碳化耐久性要大于未加载的，在压应力水平为75%时，其碳化耐久性和未加载的相差不大，在压应力水平50%⁷5%之间，其碳化耐久性逐渐降低；施加长期轴压应力，压应力水平为35%时，其碳化耐久性大于未加载的，压应力水平为75%时，其碳化耐久性低于未加载的。机械荷载作用下经过硅烷表面防水处理的粉煤灰混凝土，其碳化耐久性有所提高。此外，开展了机械荷载作用下的自然碳化试验，得到规律和快速碳化试验基本吻合。结合理论推导和试验结果，可表明快速碳化和自然碳化具有一定的相关性。最后根据快速碳化和自然碳化的相关性，对大气环境下的混凝土结构进行寿命预测。