本发明公开了一种碳化影响下碱性固化样的气体渗透性试验装置及操作方法，本发明通过围压‑气渗供给装置、碳化‑渗透装置和流量‑温度监测装置有序组合。该装置特设转向球阀和数据采集控制器，实现入渗气体实时或定时调换和二氧化碳开启关闭，特设气压表、质量流量计和温度探头，能精确监测气体输入和排出时的气压、流量和反应温度。该装置结构紧凑、操作简单。实现不同碳化程度下试样的碳化养护和气体渗透性测试的循环进行，有利于消除试样水浸泡和非饱和气影响，克服传统水渗透系数测量误差大的缺陷，测试试样气体测量渗透系数更适合解决背景问题，与真实情况接近，结果准备度高。多余二氧化碳可通过尾端碱液瓶吸收，避免试验过程中环境污染。