混凝土是一种多孔的材料，空气中的二氧化碳可以通过毛细管进入混凝土内部。因此，二氧化碳将与氢氧化钙发生化学反应。简而言之，反应的方程式可以视为：

Ca(OH)₂ + CO₂ à CaCO₃ +H₂O

而正是氢氧化钙使得混凝土能维持较高的PH值，并保持下去。当混凝土被全部碳化后，整体的PH值将降到低于9。

  正如上文所述，二氧化碳是通过混凝土的表面毛细管进入结构内部的。所以碳化反应也是从混凝土表面开始，慢慢向内部渗透的。二氧化碳逐步向混凝土内扩散就决定了上述过程的速度。

  简而言之，混凝土碳化的速率（即向混凝土内部进行的碳化的深度随时间的变化）遵守平方根法则。

  决定混凝土性质量的参数就是渗透性，在适当的环境中，这取决于毛细孔隙的结构。

 二氧化碳的扩散只能在充满空气的孔隙中进行。所以，被水完全饱和的混凝土是不会被碳化的。