混凝土碳化是混凝土受到的一种化学腐蚀现象。当空气中的CO2气体渗透到硬化混凝土的微细孔隙中时，会与混凝土中的碱性物质（Ca(OH)2）发生反应，生成碳酸盐（CaCO3）和水。这个过程会导致混凝土的碱性降低，被称为混凝土碳化或中性化。具体化学反应为：Ca（OH）2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O。在混凝土水化过程中，水泥会产生大量的氢氧化钙，使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，这种碱性介质对钢筋具有良好的保护作用，可以形成钝化膜，钢筋表面会生成难溶的Fe2O3和Fe3O4。
当混凝土碳化超过混凝土的保护层时，混凝土无法继续对钢筋进行有效保护，在水和空气的作用下，钢筋开始生锈。可以看出，混凝土碳化通常不会直接导致混凝土性能的恶化。对于未经过处理的素混凝土而言，碳化甚至可以提高其耐久性。然而，对于钢筋混凝土而言，混凝土碳化会降低其碱性水平，并增加孔溶液中氢离子的浓度，从而减弱混凝土对钢筋的保护作用。
