Karbonatisierung (auch Carbonatisierung) bezeichnet einen Prozess, bei dem im Beton Calciumcarbonat gebildet wird. Bei der Hydratation des Zements entsteht Calzcumhydroxid Ca(OH)₂. Dieses ist verantwortlich für die hohe Alkalität des Zementsteins mit einem ph-Wert ≥ 12. Dieses Calciumhydoxid reagiert im Laufe der Zeit mit Kohlendioxid CO₂ aus der Luft und wird dabei in Calciumcarbonat CaCO3 umgewandelt, was ein Absenken des pH-Werts auf etwa 9 zufolge hat.

Durch die Umkristallisation und die Verdunstung des Wassers ist das sogenannte Karbonatisierungsschwinden zu beachten. Zugleich erhöht sich die Druckfestigkeit der karbonatisierten Bereiche im Beton (Ausnahme Sulfathüttenzement) und das Zementsteingefüge verdichtet sich.

Problematische Folgen der Karbonatisierung
Während die Bewehrung im Stahlbeton bei vollständiger Umhüllung mit Zementstein durch die hohe Alkalität auch bei Anwesenheit von Feuchtigkeit und Sauerstoff wirksam vor Korrosion geschützt ist, ist dies im Bereich des karbonatisierten Betons nicht mehr der Fall. Sinkt der ph-Wert unter 12 oder dringen Chloride in den Beton ein. Es kommt zu einer Depassivierung der Stahloberfläche, sie verliert also ihre schützende Oxidschicht. Bei Anwesenheit von Feuchtigkeit (zum Beispiel durch Schlagregen oder häufig wiederkehrende hohe Luftfeuchtigkeit) und Sauerstoff beginnt die Bewehrung zu rosten. Dabei lagern sich Korrosionsprodukte (Eisenoxide) an, die ein Absprengen der Betonüberdeckung zur Folge haben können.

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