Die Karbonatisierung von portlandbasierten Zementsystemen stellt in der rauen Umgebung von CO2-Injektionsbohrungen ein erhebliches Risiko für die Bohrlochintegrität dar. Aufgrund der korrosiven Eigenschaften von CO2 in Verbindung mit Wasser wird die Zement Matrix angegriffen, was eine Zementzersetzung zur Folge hat. Daher ist ein grundlegendes Verständnis über die fortlaufenden Veränderungen der physikalischen, mineralogischen und mechanischen Eigenschaften innerhalb der Zementmatrix und über die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Karbonatisierungsfront von höchster Priorität, um die Sicherheit des Bohrloches über dessen gesamten Lebenszyklus zu gewährleisten. In dieser Arbeit wird eine innovative, computertomographisch (CT) untersuchbare, in-situ Testzelle vorgestellt, welche eine noch nie dagewesene Forschung über die Ausbreitung der Karbonatisierung im Laufe der Zeit ermöglicht. Des Weiteren wurde mit dieser Druckzelle eine Indikation der System-Permeabilität, eine Echtzeitüberwachung, und eine Zementaushärtung in der Zelle unter simulierten Bohrlochbedingungen realisiert. Die Karbonatisierungsbeständigkeit des speziell konzipierten Zementdesigns wurde zusätzlich in einem Autoklaven-Experiment untersucht, nachdem die Zementproben für 28 Tage einem überkritischen CO2 Umfeld ausgesetzt wurden. Mineralogische Untersuchungen durch Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM), Zuordnung der Elemente, und Kristallstrukturanalyse durch Röntgenbeugung (XRD) gaben Aufschluss über die Veränderungen in der Zementmatrix und die Verteilung von Zementphasen. Druckfestigkeitsprüfungen wurden an den unbehandelten und an den mit CO2 behandelten Proben durchgeführt, um die Veränderung der Zementfestigkeit zu evaluieren. Die Ergebnisse der mineralogischen Untersuchung zeigen, dass die Zementmatrix erheblich durch den Einfluss von CO2 chemisch umstrukturiert wurde. Sowohl im Autoklaven-, als auch im in-situ Testzellen-Experiment konnte ein Selbstheilungsprozess aufgrund von Kalzium-Karbonat Ausfällungen nachgewiesen werden. Beindruckende Ergebnisse wurden durch die CT-Scan Analyse erzielt. Diese zeigen, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Karbonatisierungsfront nach der CO2 Injektion ein Maximum erreichte und mit der Zeit stätig abnahm, da sich eine Schutzschicht gebildet hatte.