混凝土碳化是指空气中的CO2气体渗透到混凝土内部，与其中的碱性物质发生化学反应，生成碳酸盐和水的过程。这一过程导致混凝土的碱性降低，化学反应的表达式为：Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O。在水泥水化过程中，会产生大量的氢氧化钙，填充混凝土的孔隙，形成饱和的氢氧化钙溶液。这种碱性介质能够对钢筋提供良好的保护，使钢筋表面形成难以溶解的Fe2O3和Fe3O4，即所谓的钝化膜。然而，当混凝土碳化程度加深，超过其保护层时，在水和空气的作用下，混凝土将失去对钢筋的保护，导致钢筋开始锈蚀。通常情况下，混凝土碳化不会直接导致混凝土性能的显著劣化，对于素混凝土而言，碳化甚至有助于提高其耐久性。但是，对于钢筋混凝土结构，碳化会降低混凝土的碱性，并增加混凝土孔隙溶液中的氢离子浓度，从而削弱混凝土对钢筋的保护效果。氯离子能够与水反应产生酸性溶液，这些酸性溶液能够腐蚀钢筋。