Sự tập trung hàm lượng dung dịch Canxi hydroxit hoà tan (Ca(OH)2) trong các lỗ hổng của kết cấu bê tông là kết quả của quá trình thuỷ hoá xi măng giúp giữ độ
pH ở ngưỡng an toàn 12-13. Trong môi trường kiềm, cốt thép hoàn toàn được bảo vệ khỏi các tác nhân ăn mòn nhờ vào lớp màng mỏng trên bề mặt (dày từ 2-20 nanomét). Tuy nhiên, quá trình carbonat hoá với sự hiện diện của CO2, nước và Ca(OH)2 tạo nên canxi cacbonat và trung hoà môi trường kiềm trong bê tông theo phản ứng và xem hình 2.4 dưới đây:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 +H2O = Ca(HCO3)2
Hình 2.4: Cơ chếăn mòn BT&BTCT bởi cacbonnat hóa.
Sau quá trình trung hoà, khi độ pH trong bê tông giảm xuống dưới mức 9, cơ chế "tự bảo vệ thụ động" của BTCT không còn tồn tại và cốt thép bắt đầu bị ăn mòn;
Quá trình ăn mòn bắt đầu khi gỉ thép xuất hiện và phát triển trên bề mặt cốt thép và gây nứt tại những vị trí tiếp giáp với bê tông. Sự phát triển của vết nứt phát triển dần dưới sự tấn công của các tác nhân ăn mòn cho đến khi phá vỡ hoàn toàn sự kết dính giữa bê tông và cốt thép (spalling) như hình minh hoạ trên;
Tốc độ của quá trình carbonat hoá phụ thuộc vào tác động của các tác nhân từ môi trường như ở những vùng công trình thường xuyên chịu ẩm ướt bề mặt, như bộ phận công trình nằm ở nơi mực nước lên xuống và bị sóng đánh, những bộ phận công trình chịu mưa gió, độ ẩm không khí, nhiệt độ, hàm lượng CO2 và tính chất cơ
lý của bê tông như độ kiềm và độ thẩm thấu. …các chu kỳ khô ẩm xảy ra càng nhiều thì khả năng ăn mòn càng nặng. Điều kiện lý tưởng thúc đẩy quá trình carbonat hoá hoạt động mạnh là khi độ ẩm không khí ở mức 60-75%. Hơn nữa, tốc độ quá trình carbonat hoá tăng dần khi hàm lượng CO2 trong không khí và nhiệt độ tăng dần. Mặt khác, hàm lượng xi măng là một yếu tố quan trọng để tăng độ kiềm và làm chậm quá trình carbonat hoá;
Ngoài ra, bề dày lớp bê tông bảo vệ cũng đóng vai trò quan trọng giảm quá trình ăn mòn.