在一般大气环境下,由于混凝土碳化引起的钢筋锈蚀常有发生。合理优化混凝土配合比设计,制备出高性能混凝土,并准确的预测混凝土结构的碳化深度,及时采取防护措施是避免结构破坏的关键。鉴于此,本文根据混凝土碳化机理,基于混凝土碳化深度分析的实用预测模型,建立基于配合比设计参数的碳化深度多因素计算模型;开展混凝土加速碳化试验,验证碳化深度多因素计算模型的正确性和普适性;结合混凝土强度多因素模型和混凝土材料成本计算模型,提出基于碳化深度控制的混凝土配合比设计方法。本文主要研究内容包括:（1）建立了基于配合比设计参数的混凝土碳化深度的多因素计算模型。根据混凝土碳化深度分析的实用预测模型获得了 7822组标准碳化环境条件（温度为20±2℃,相对湿度为70±5%,CO2浓度为20±3%）下普通混凝土、单掺粉煤灰混凝土、单掺矿渣混凝土以及复掺粉煤灰和矿渣混凝土的碳化深度数据,定量分析了水胶比（或水灰比）、粉煤灰掺量和矿渣掺量等材料因素对混凝土碳化深度的影响规律,进而采用基于最小二乘法的非线性回归分析,建立了标准碳化环境下基于材料参数的混凝土碳化深度多因素计算模型,并利用文献试验数据验证了该模型的正确性和适用性,为基于碳化深度控制的高性能混凝土配合比设计奠定了模型基础。（2）建立了基于均匀设计的混凝土碳化深度的多因素计算模型。基于均匀设计方法开展混凝土配合比设计,制备了 7组试件并开展碳化试验,利用最小二乘法建立基于均匀设计的混凝土碳化深度多因素模型,利用文献试验数据进行验证,并通过对比基于大批量生成数据和基于均匀设计的两种混凝土碳化深度多因素模型,证明了基于均匀设计的碳化深度多因素模型的合理性。（3）提出了基于碳化深度控制的高性能混凝土配合比设计方法。结合混凝土强度多因素模型和混凝土材料成本计算模型,研究提出了基于碳化深度控制的混凝土配合比设计方法,并通过实例验证基于该方法制备得到的混凝土能达到强度高、抗碳化性能强且经济性良好的效果,为混凝土配合比设计提供了新思路。