碳化是空氣中的CO?在有濕氣存在的條件下與水化水泥礦物質(zhì)反應(yīng)的一個過程。CO?主要與Ca(OH)2反應(yīng)生成碳酸鈣，同時與其它水泥化合物反應(yīng)生成為半碳化鋁酸鈣。反應(yīng)有三個階段。第一階段，CO?擴(kuò)散進(jìn)混凝土中，第二階段，CO?與H20分子反應(yīng)，第三階段，生成的碳酸與混凝土中的堿性組份反應(yīng)。碳化從混凝土表層到內(nèi)部侵入的速度很慢，因?yàn)樵谏厦娣磻?yīng)中釋放的濕氣要擴(kuò)散出去以保持大氣和混凝土內(nèi)部的動態(tài)平衡。
對不同暴露環(huán)境、不同種類混凝土的實(shí)際現(xiàn)場測量表明，在適當(dāng)?shù)臈l件下，混凝土經(jīng)過30年后僅碳化幾毫米，而在惡劣條件下，可能不到10年碳化就超過了20毫米。更有甚者，在不做養(yǎng)護(hù)的情況下，半年的時間就會出現(xiàn)碳化超過5毫米的情況。
普通混凝土的碳化會使混凝土表層強(qiáng)度增長，減小滲透性，這是因?yàn)镃aCO?減少了混凝土的空隙，混凝土表面形成的碳酸鈣會保護(hù)混凝土不進(jìn)一步受侵蝕。而另一方面，碳化破壞了水化水泥漿的堿性環(huán)境對鋼筋防止銹蝕的保護(hù)作用。碳化反應(yīng)的進(jìn)行降低了初始pH值為12到13之間的堿溶液的飽和度。當(dāng)空隙水的pH值下降到低于9時，堿度不再能維持氧化膜的鈍性，隨之電解質(zhì)就會進(jìn)入引起鋼筋的電化學(xué)反應(yīng)。pH值低于9時的混凝土通常屬于碳化了的混凝土。
滲透性強(qiáng)的混凝土碳化時由于碳酸根離子對混凝土中仍然存在的游離石灰的作用會使混凝土滲透性更強(qiáng)。類似地，氯鋁反應(yīng)產(chǎn)物的碳化可以釋放出氯離子，而在此之前，水化鋁酸鈣同氯化鈉的反應(yīng)除去了孔隙溶液中的氯離子。因此，盡管可以將溶液中的氯化物清除，但如果同時存在碳化反應(yīng)，則氯化物又會相繼被釋放出來。這個過程在碳化嚴(yán)重的混凝土中加速了鋼筋的銹蝕。
碳化還會使混凝土存在相應(yīng)的收縮。當(dāng)混凝土承受室外干濕交替時，由碳化引起的收縮會逐漸加重并且不能恢復(fù)，最終導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫。
制作高密實(shí)的混凝土、做好施工過程中的養(yǎng)護(hù)能防止或極大地減輕碳化。同時盡早的對混凝土進(jìn)行防護(hù)處理，也能有效的減輕碳化，提供混凝土耐久性。