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(gè)過(guò)程。CO?主要與Ca(OH)2反應(yīng)生成碳酸鈣，同時(shí)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(gè)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(dòng)態(tài)平衡。

        碳化發(fā)展的速度取決于結(jié)構(gòu)含水量和混凝土結(jié)構(gòu)周圍的相對(duì)濕度。碳化也很大程度地受空氣中CO?濃度、水泥種類、混凝土水灰比和混凝土密實(shí)度的影響。碳化的進(jìn)行必須有濕氣和CO?結(jié)合，顯然，空氣相對(duì)濕度決定了碳化速度。相對(duì)濕度在40~75%之間時(shí)碳化快，而濕度更低和更高時(shí)則碳化慢。 

        對(duì)不同暴露環(huán)境、不同種類混凝土的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量表明，在適當(dāng)?shù)臈l件下，混凝土經(jīng)過(guò)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(guò)了20毫米。更有甚者，在不做養(yǎng)護(hù)的情況下，半年的時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)碳化超過(guò)5毫米的情況。

        普通混凝土的碳化會(huì)使混凝土表層強(qiáng)度增長(zhǎng)，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(huì)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(duì)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(shí)，堿度不再能維持氧化膜的鈍性，隨之電解質(zhì)就會(huì)進(jìn)入引起鋼筋的電化學(xué)反應(yīng)。pH值低于9時(shí)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(shí)由于碳酸根離子對(duì)混凝土中仍然存在的游離石灰的作用會(huì)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(shí)存在碳化反應(yīng)，則氯化物又會(huì)相繼被釋放出來(lái)。這個(gè)過(guò)程在碳化嚴(yán)重的混凝土中加速了鋼筋的銹蝕。 

        碳化還會(huì)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(shí)，由碳化引起的收縮會(huì)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(guò)程中的養(yǎng)護(hù)能防止或極大地減輕碳化。同時(shí)盡早的對(duì)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。