La carbonatation est un processus de vieillissement naturel des matériaux cimentaires en contact avec l’atmosphère. De manière schématique, elle se caractérise par une réaction entre le dioxyde de carbone gazeux (CO₂) présent dans l’air et le calcium présent dans les matériaux cimentaires. La consommation du calcium conduit à la précipitation de carbonate de calcium mais aussi à la dissolution des hydrates porteurs de calcium (constituant le squelette solide) et notamment de l’hydroxyde de calcium qui est responsable du pH élevé des matériaux cimentaires. La principale conséquence est la corrosion des armatures en acier. La carbonatation est une pathologie qui est étudiée depuis longtemps et est souvent considérée comme protective car malgré la corrosion des armatures elle conduit à la densification du squelette solide (par fixation de CO₂ exogène).

Les dernières études montrent toutefois que la carbonatation génère de la microfissuration qui pose question dans le cadre de la gestion des déchets nucléaires. Cette microfissuration est causée par une variation volumique (contraction) induite par la décalcification de la phase minérale majeure des matériaux cimentaires (les silicates de calcium hydratés, C-S-H) et que l’utilisation massive d’additions minérales pour réduire l’empreinte écologique des matériaux cimentaires peut conduire à une baisse de durabilité vis-à-vis de la carbonatation.