碱骨料反应及预防措施
如何预防混凝土碱集料反应
如何预防混凝土碱集料反应简介混凝土碱集料反应（AAR）是一种常见的混凝土结构病害，其会对结构的耐久性和安全性产生负面影响。
碱集料反应是指混凝土中的氢氧化物与含有反应性硅酸盐的集料发生化学反应，导致混凝土膨胀、开裂和强度降低。
本文将介绍一些常见的预防混凝土碱集料反应的方法。
1. 合理选择材料1.1 选择低碱度水泥选择低碱度水泥是预防碱集料反应的基础，因为水泥是混凝土中最主要的碱性物质来源。
低碱度水泥的碱含量应符合国家相关标准，同时也可以选择使用矿渣、粉煤灰等掺合料来减少碱含量。
1.2 选择抗碱集料选用抗碱集料也是预防碱集料反应的重要措施。
一些反应性较低的集料如玄武岩、闪长岩等被广泛应用于抗碱集料中。
1.3 控制骨料含水率保持骨料干燥是预防碱集料反应的关键，因为潮湿的骨料会促使混凝土中的碱溶解并与反应性集料发生反应。
所以，在使用骨料前，应先进行适当的干燥处理。
2. 控制混凝土配合比2.1 减少水灰比降低混凝土的水灰比可以有效控制混凝土中碱溶解的程度。
较低的水灰比有助于减少混凝土孔隙度，降低碱离子的扩散速度。
2.2 控制胶凝材料用量过量的胶凝材料会导致混凝土中碱含量的增加，从而增加碱集料反应的风险。
因此，在配合混凝土时，应根据设计要求准确控制胶凝材料的用量。
3. 防止潮湿环境碱集料反应的发生与潮湿环境密切相关，因此，为了预防碱集料反应，应尽量避免混凝土长时间暴露在潮湿环境中。
在施工期间，可以使用防水剂或其他涂料进行表面防潮处理。
4. 监测和维护监测混凝土结构是预防碱集料反应的重要手段。
定期进行结构检测，尤其是在碱集料反应风险较高的地区。
如果发现了碱集料反应的迹象，应及时采取修复措施。
结论预防混凝土碱集料反应是确保混凝土结构耐久性和安全性的重要措施。
通过合理选择材料、控制混凝土配合比、防止潮湿环境和定期监测维护，可以有效降低混凝土碱集料反应的风险。
碱骨料反应
混凝土碱骨料反应（Alkali-aggregate reaction, AAR）是指骨料中特定内部成分在一定条件下与混凝土中的水泥、外加剂、掺合剂等中的碱物质进一步发生化学反应，导致混凝土结构产生膨胀、开裂甚至破坏的现象，严重的会使混凝土结构崩溃，是影响混凝土耐久性的重要因素之一；混凝土碱骨料反应根据反应机制可分为碱硅酸盐反应和碱碳酸盐反应。
发生条件(1) 混凝土中碱含量：过量的Na2O(Na2O+0.66K2O)来自水泥、外加剂、掺合料、骨料、拌合水等组分及周围环境。
低碱水泥：钠、钾含量小于0.6%的水泥称为低碱水泥。
发生碱骨料反应的碱含量范围：高活性的硅质骨料(如蛋白石)，大于2.1kg/m3；中等活性的硅质骨料，大于3.0kg/m3;碱—碳酸盐反应活性骨料，大于1.0kg/m3。
(2) 碱活性骨料含活性二氧化硅的岩石分布很广，碱—碳酸盐反应活性的只有黏土质白云石质石灰石。
充分掌握骨科碱活性的情况，建立碱活性骨料分布图。
(3) 潮湿环境现有的现场资料充分证明，绝大部分混凝土构筑物在季节性气候变化的暴露条件下，其内部的相对湿度足以维持膨胀性AAR，因此在沙漠地带的大多数公路、大坝以及干燥气候条件下的桥面和柱也可能保持内部湿度而断续发生膨胀反应。
同时，在控制环境条件下，室内的大型混凝土构件也能长期维持适当的相对湿度。
因此虽然水是碱-骨料反应发生的必要条件之一，但是并没有好的方法预防这一点。
影响因素1）混凝土碱含量碱含量越高，碱骨料反应膨胀开裂越严重；硅质集料的活性越高，其“安全总碱含量”越低。
2）活性骨料含量与尺寸：每种活性骨料都存在一个最不利掺量范围，这与混凝土中活性SiO2/碱含量有关3）矿物掺合料：可有效抑制碱骨料反应对混凝土的破坏。
4）环境温度与湿度：高温、高湿环境对碱骨料反应有明显加速作用。
5）其它因素：掺入引气剂，可在一定程度上减小碱骨料反应膨胀；骨料颗粒级配的影响：对于不同的活性二氧化硅含量，存在一个不同的最不利颗粒尺寸，此时的膨胀压力最大。
碱骨料反应
碱骨料反应著名理论碱骨料反应也叫碱硅反应，是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应,引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象.碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相当严重的.因碱骨料反应时间较为缓慢,短则几年,长则几十年才能被发现.碱骨料反应发生的条件发生碱骨料反应需要具有三个条件:首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外加剂和水中含碱量高；第二是骨料中有相当数量的活性成分；第三是潮湿环境，有充分的水分或湿空气供应。
预防方法碱骨料反应条件是在混凝土配制时形成的，即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料，在混凝土浇筑后就会逐渐反应，在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候，工程便开始出现裂缝。
这种裂缝和对工程的损害随着碱骨料反应的发展而发展，严重时会使工程崩溃。
有人试图用阻挡水分来源的方法控制碱骨料反应的发展，例如笔者见过的日本从大孤到神户的高速公路松原段陆地立交桥，桥墩和梁发生大面积碱骨料反应开裂，日本曾采取将所有裂缝注入环氧树脂，注射后又将整个梁、桥墩表面全用环氧树脂涂层封闭，企图通过阻止水分和湿空气进入的方法控制碱骨料反应的进展，结果仅仅经过一年，又多处开裂。
因此世界各国都是在配制混凝土时采取措施，使混凝土工程不具备碱骨料反应的条件。
防止发生碱骨料反应必须采取的措施1、控制水泥含碱量自1941年美国提出水泥含量低于0.6%氧气化钠当量（即Na2O+0.658K2O）为预防发生碱骨料反应的安全界限以来，虽然对有些地区的骨料在水泥含量低于0.4%时仍可发生碱骨料反应对工程的损害，但在一般情况下，水泥含量低于0.6%作为预防碱骨料反应的安全界限已为世界多数国家所接受，已有二十多个国家将此安全界限列入国家标准或规范。
许多国家如新西兰、英国、日本等国内大部分水泥厂均生产含碱量低于0.6%的水泥。
加拿大铁路局则规定，不讼是否使用活性骨料，铁路工程混凝土一律使用含碱量低于0.6%的低碱水泥。
浅析混凝土碱骨料反应及预防措施
８００ ） ３０２
常被 称 为 混凝 土 的 “ 症 ” 笔 者 阐 述 了碱 骨 料 反 应 的 分 类 、 癌 ， 机 理 以及 发 生 的 条 件 ，从 控 制 原 材 料 的碱 含 量 、 骨 料 的 选
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言
因碱硅胶 体积大于反 应前 的体积 ，且 具有强 烈的 吸水 性 ，其 吸水膨胀 后将引起 混凝上 内部 产生膨胀 应 力 ，而碱
的措 施 。
关 键 词 ：混 凝 土 、 骨 料 反 应 、 物 掺 合 料 、 防 措施 碱 矿 预
这 种 反 应就 是混 凝 土 中 的 碱 与 骨 料 中 的 活 性 氧 化 硅 发 生 反 应 ，产 生碱 硅 酸 凝 胶 或 称 碱 硅 胶 。
２ ＯＨ ＋Ｓ Ｏ２＋ｎ Ｏ— — Ｎａ Ｏ ・ ｉ ・ Ｈ２ Ｎａ ｉ Ｈ２ ２ Ｓ Ｏ２ ｎ Ｏ
导致体积膨胀 的水分 。
东 济 南 、吉 林 长 春 和 北 京 通 县 的 机 场 跑 道 等 等 也有 不 同 程 度 开 裂 。近 年 来 ，部 分 学 者 对 新 疆 地 区 的 集 料 研 究 表 明 ， 新疆大部分地区的集料存 在高 的碱活性 ，新疆 地区 的碱
骨料控制形势非常严 峻。
碱 一 碳酸盐反应 与碱 一硅酸反 应完全 不 同，因泥质 石 灰 质 白 云石 中含 粘 上 和 方 解 石 较 多 ，碱 与 这 种 碳 酸 钙 反 应
碱骨料反应
碱骨料反应碱骨料反应（Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）是指混凝土中的碱性细孔溶液与骨料中的活性矿物之间的化学反应。
该反应会引起混凝土的不均匀膨胀，导致其开裂破坏。
混凝土碱骨料反应一旦发生，目前的技术水平尚无法根治，因此又俗称“混凝土癌症”。
自从1940年美国T．E．Stanton提出此问题以来，已经历半个多世纪，现已被世界许多国家认为是造成混凝土工程破坏的重要原因之一。
混凝土大坝因碱骨料反应破坏的工程实例有巴西的Moxoto坝、法国的Chambon坝、挪威的Sa-heim坝等，其他行业亦有碱骨料反应破坏的实例。
碱骨料反应导致的破坏不仅每次修补或加固费用巨大，而且建筑物还会继续发生破坏。
因此，碱骨料反应问题逐渐引起了世界各国的重视。
我国水利水电行业很早就重视碱骨料反应的预防工作，1953年修建佛子岭水库时，就开始开展混凝土碱活性方面的试验。
此后，明文规定凡水利工程混凝土所用骨料，必须根据碱活性检验及论证资料，采用对工程无害的骨料。
碱活性试验是骨料料源选择阶段必须开展的试验之一，骨料碱活性程度及其能否被有效抑制也是判定料源是否可行的关键技术指标之一。
一、反应机理碱骨料反应的实质是液相中的碱与固态活性骨料之间的一种复相反应。
混凝土中发生碱骨料反应必须具备以下三个条件：碱性离子（主要指K20、Na20）含量达到或超过一定水平、存在活性骨料并超过一定的数量、要有水分，如果没有水分，反应就会减弱或完全停止。
其中碱主要来源于水泥、外加剂等。
目前有不少学者对某些类型的骨料在长龄期时释放出的碱进行了研究，发现这种作用尽管很难估计，但也不可忽视。
碱骨料反应通常可分为碱硅酸反应（Alkali-Silica Reaction，简称ASR）和碱碳酸盐反应(Alkali-Carbonate Reaction，简称ACR)两类。
其中碱硅酸反应式为：2NaOH+Si02 +nH20→Na20·Si02·nH20（碱硅酸凝胶）。
混凝土碱-骨料反应机理
混凝土碱-骨料反应机理一、前言混凝土碱-骨料反应，又称碱-骨料反应，是指在混凝土中使用了含有一定量碱性物质的水泥、骨料等材料，由于水泥的水化反应产生的氢氧离子（OH-）与骨料中的硅酸盐矿物质反应，导致混凝土内部的骨料发生膨胀、开裂、甚至破坏的现象。
这一反应机理是混凝土工程中的重要问题，需要引起我们的高度重视。
二、混凝土碱-骨料反应的机理混凝土碱-骨料反应的机理主要包括以下几个方面：1. 氢氧离子与矿物质反应水泥的水化反应会产生大量的氢氧离子（OH-），而混凝土中的骨料主要由硅酸盐矿物质组成，如石英、长石、辉石等。
这些矿物质中的硅氧四面体结构中的Si-O键极易受到氢氧离子的攻击，形成Si-OH 键，同时释放出大量的电子，产生电极化作用，导致混凝土内部的骨料发生体积膨胀。
2. 硅氧四面体结构的破坏在混凝土中，硅氧四面体结构中的Si-O键是非常稳定的，但是当氢氧离子与Si-O键反应后，会破坏硅氧四面体结构，导致其内部的结构发生变化。
这一变化会引起晶体内部的应力分布不均，导致晶体的体积发生变化，从而引起混凝土中的骨料发生膨胀。
3. 碱金属离子的作用在混凝土中，含有大量碱性物质的水泥和骨料中，主要含有Na+和K+等碱金属离子。
这些离子在混凝土中具有极强的渗透性和迁移性，会在混凝土中向外扩散，与混凝土中的水分和二氧化碳等气体反应，形成碳酸盐等化合物。
这些化合物与混凝土中的矿物质反应，导致混凝土中的骨料发生膨胀和开裂。
三、混凝土碱-骨料反应的防治混凝土碱-骨料反应是混凝土工程中的重要问题，为了防止混凝土碱-骨料反应带来的不利影响，需要采取一系列的防治措施，包括以下几个方面：1. 控制水泥中的碱含量水泥中的碱含量是导致混凝土碱-骨料反应的主要原因之一，因此需要通过控制水泥中的碱含量来减缓混凝土碱-骨料反应的速度。
目前，国内外已经出现了一些低碱水泥，如PⅠ42.5水泥、PⅠ32.5水泥等，这些低碱水泥可以有效地减缓混凝土碱-骨料反应的速度。
混凝土碱骨料反应
3、碱—硅酸盐反应
定义：碱与某些层状硅酸盐骨料反应，使层状硅酸盐层间 距离增大，骨料发生膨胀，造成混凝土膨胀、开裂。 蛇纹石、伊里石、绿泥石、滑心、白云母、黑云母、铁 锂云母、高岭石、微晶高岭石等层状结构的硅酸盐矿物； 很多人反对将这种碱—骨料反应划分为新的一类； 唐明述院士研究表明：这些层状结构硅酸盐矿物自身不 具有碱活性，产生膨胀反应的是其中含有微晶石英或玉髓。
膨胀机理：
Gillott认为：白云石晶体中包裹有干燥的黏土，去白云石化反应使菱形 白云石晶体遭受破坏，使黏土暴露出来，黏土吸水膨胀，从而造成破坏 作用。 唐明述院士认为：活性碳酸盐岩石的显微结构特征是：微晶方解石和网 络状分布的粘土构成了这种岩心的基质，菱形白云石晶体彼此孤立地分 布于其中。 一方面，Ｒ+、OH-和水等进入受限制的紧密空间产生膨胀，这些离子 之所以会挤入受限空间发生反应，主要是由于去白云化反应为自由能降 低的过程，ΔG= - 12.18 kJ /mol 。 另一方面，去白云石化反应生成的水镁石和方解石晶体颗粒细小，这些 颗粒间存在大量孔隙，使固相反应产物的框架体积大于反应物白云石的 体积，在限制条件下，固相反应产物的框架体积的增大以及水镁石和方 解石晶体生长形成的结晶压，产生膨胀应力。
碱—硅酸盐反应的实质仍属碱-硅酸反应。
二、碱一骨料反应发生条件与影响因素
1、发生条件
＊混凝土中含有充足的碱(Na2O与K2O)； ＊骨料中含有碱活性矿物；
＊潮湿环境。
(1) 混凝土中碱含量：当量Na2O(Na2O+0.66K2O)
来自水泥、外加剂、掺合料、骨料、拌合水等组分及周围
环境。 低碱水泥：钠、钾含量小于0.6%的水泥称为低碱水泥。
2、影响因素
铁路混凝土工程预防碱-骨料反应技术条件
铁路混凝土工程预防碱-骨料反应技术条件
铁路混凝土工程预防碱-骨料反应技术条件可包括以下方面：
1. 选用低碱度水泥，其碱含量应符合相关标准要求；
2. 选用合适的骨料，避免使用易发生碱-骨料反应的骨料，如含有滑石粉等的矽质骨料；
3. 混凝土拌合料比应合理，避免因拌合料比过大导致混凝土碱含量过高；
4. 控制混凝土中的水灰比，避免混凝土过于湿润或干燥，防止碱-骨料反应的发生；
5. 确保混凝土充分密实，尽量避免空隙和孔洞，以减少水分和氧气进入混凝土内部，从而减少碱-骨料反应的发生；
6. 建立定期检测和监测机制，及时发现混凝土中的碱-骨料反应问题并采取相应措施进行修复。
碱骨料反应
碱骨料反应造成混凝土开裂的机理
碱骨料反应的危害
碱骨料反应的结果不是提高和改善混凝土的结构，而是在 混凝土中产生膨胀应力，至一定程度后引起混凝土开裂或 混凝土结构破坏。碱骨料反应是混凝土的重要耐久性指标 之一，由于具有反应过程缓慢、影响因素十分复杂、引起 混凝土开裂的时间难预测且一旦发生破坏几乎无法修补等 特点，素有混凝土“癌症”之称。
环境控制
只有在空气相对湿度大于80%，或直接接触水的环境中， AAR破坏才会发生。
有效隔绝水的来源是防治AAR破坏的一个有效措施。
高温、高湿环境对碱骨料反应有明显加速作用，隔绝水和 湿空气的来源。
如果在混凝土工程易发生碱骨料反应的部位能有效地隔绝 水和空气的来源，也可以有效抑制混凝土碱骨料反应。
国家对混凝土碱含量的规定
防止碱-硅酸反应破坏混凝土碱含量的限制或措施
环境条件
混凝土最大含碱量（kg/m3）
一般工程结构 重要工程结构 特殊工程结构
干燥环境
潮湿环境 含碱环境
不限制
3.5 3.0
不限制
3.0
3.0
2.1
用非活性材料
注 1.处于含碱环境中的一般工程结构在限制混凝土碱含量的同时，应对混凝土表面 做防碱涂层，否则应换用非活性材料。 2.大体积混凝土结构（如大坝等）的水泥碱含量应符合有关行业标准规范。
碱-骨料反应原理
碱骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR)是指混凝 土中的碱(K2O、Na2O)与活性骨料（燧石、蛋白石、安山岩等等） 之间发生的化学反应。
水泥中95 %以上的主要成分是CaO ，SiO2 ，Al2O3 ，Fe2O3 另外少量的其他氧化物MgO ，SO3 ，K2O ，Na2O 等，这些氧化 物主要是生产过程中反应不够充分而残留在水泥中的,其成分与含 量跟水泥生产的原材料和工艺水平有关. Na2O 水化后生成NaOH ， K2O 水化后生成KOH。而NaOH和K2O是强碱，能与活性比它们 弱的元素发生置换反应。
混凝土中的碱-骨料反应原理
混凝土中的碱-骨料反应原理一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的建筑材料，其主要成分为水泥、骨料、砂和水等。
然而，由于混凝土中存在着碱-骨料反应（Alkali-Aggregate Reaction, AAR）的问题，导致混凝土的耐久性受到了很大的影响。
本文将深入介绍混凝土中的碱-骨料反应原理，以期对混凝土工程的设计、施工和维护提供一些参考。
二、碱-骨料反应1. 碱-骨料反应的定义碱-骨料反应是指混凝土中的碱性物质与骨料中的一些硅酸盐类矿物质所产生的反应。
这种反应会导致混凝土材料中的体积膨胀，从而破坏混凝土结构的稳定性和耐久性。
2. 碱-骨料反应的分类碱-骨料反应可以分为两种类型：碱-硅反应和碱-碳酸盐反应。
（1）碱-硅反应碱-硅反应是指混凝土中的碱性物质与骨料中的蛋白石、石英等硅酸盐类矿物质所产生的反应。
这种反应会导致混凝土中的明胶质体膨胀，从而破坏混凝土结构的稳定性。
（2）碱-碳酸盐反应碱-碳酸盐反应是指混凝土中的碱性物质与一些碳酸盐类骨料所产生的反应。
这种反应会导致混凝土中的骨料中的钙镁碳酸盐矿物质分解，从而释放出二氧化碳和水，使混凝土中的体积膨胀。
3. 碱-骨料反应的影响碱-骨料反应会对混凝土的性能产生如下影响：（1）导致混凝土中的体积膨胀，从而破坏混凝土结构的稳定性和耐久性。
（2）使混凝土中的强度和刚度降低。
（3）使混凝土中的龟裂和裂缝增加，从而导致水分渗透和气体渗透。
（4）使混凝土中的抗渗性和抗冻性变差。
三、碱-骨料反应的机理1. 碱-骨料反应的机理碱-骨料反应的机理是一个复杂的过程，涉及到多个因素。
其中，碱性物质的类型、骨料的类型、温度和湿度等环境因素都会对碱-骨料反应的发生和发展产生影响。
碱-骨料反应的机理主要可以分为以下几个步骤：（1）碱性物质渗入混凝土中的骨料。
（2）碱性物质与骨料中的硅酸盐类矿物质或碳酸盐类矿物质发生反应。
（3）反应产物中的水分会导致混凝土中的体积膨胀。
（4）体积膨胀会使混凝土中的应力增大，从而导致混凝土的剥落和龟裂。
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1.6碱-骨料反应的主要因素
（1）水泥的含碱量 碱骨料反应引起的膨胀值与水泥中的Na2O的含量紧密 相关；混凝土总碱含量规定不大于3.0Kg/m3,另外规定水泥中 碱含量小于0.6%。 （2)混凝土的水灰比 在通常的水灰比范围内，随着水灰比减小，碱骨料反 应得膨胀值有增大的趋势，在水灰比为0.4时膨胀量最大。 （3）反应骨料的特性 其中包括骨料的矿物成分，粒度和集量有关。 随着反应性骨料含量的增加，混凝土的反应膨胀量 加 大 ； 粒 度 过 大 过 小都能使 反应膨胀 量减小 ， 中 间 粒 度 （0.15~0.6mm）的骨料引起的反应膨胀量最大，因为此时反 应性骨料的总表面积最大；反应性骨料孔隙率对其反应膨胀 量也有影响。
4、避免使用活性骨料。如果混凝土的含碱量低于3.0 Kg/m3， 可以不做骨料碱活性检验，否则应对骨料进行碱活性检验， 如检验判定为碱活性材料，则不能使用，或经试验将其于非 活性骨料按一定比例混合后确定对工程无损害的，方可使用。
5、采用掺合料，用天然沸石，硅粉、粉煤灰、火山灰或磨 细矿渣微粉取代水泥拌制混凝土。硅灰添加量为 5％～ 1O ％ 时混凝土的膨胀量可减少1O％～2O％，其控制效果根据反应 性骨料及硅灰的种类而不同。掺用粉煤灰或火山灰质材料时， 它们对水泥的置换率不应小于25％，最大取代率宜控制在40 ％左右，因为高掺量既给施工造成困难，又使混凝土早期强 度降低。 6、 隔绝水和潮湿空气。在可能发生碱骨料反应的部位采取 措施有效地隔绝水和空气的来源，可以缓和碱骨料反应对工 程的损害。
1.3.1破坏特征
பைடு நூலகம்
（1）时间性 受碱骨料反应影响的混凝土需要几年或更长时间才会 出现开裂破坏。 （2）表面开裂 如果混凝土没有施加预应力，裂缝呈网状，每条裂缝 长约数厘米。在预应力作用区域裂缝将主要沿预应力方向发 展，形成平行于钢筋的裂缝。 （3）膨胀
（4）渗出凝胶Si-ONa
（5）内部凝胶 碱骨料反应后的膨胀是由反应生成碱 -硅酸凝胶吸水引 起的，因此凝胶的存在是发生了碱 -硅酸反应最直接的证明。
四、碱骨料反应的预防措施
1、 控制水泥碱含量，优先选用碱含量小于 0.6 ％的低碱水 泥。一般情况下，把水泥碱含量低于 0.6 ％氧化钠当量（即 Na2O+0.658K2O）作为预防碱骨料反应的安全界限。当然， 低碱水泥本身并不能控制碱－集料反应。 2、 确定最小水泥用量。在满足工程要求的强度及耐久性前 提下选择合适的水泥用量。 3、 控制混凝土中总含碱量。混凝土中碱的来源不仅有水泥， 还包括混合材、外加剂、水以及骨料等，因此控制混凝土中 各种原材料总碱量比单纯控制水泥含碱量更为科学，目前已 为许多国家所接受。如我国建设的南水北调中线工程，对具 有碱活性或疑似碱活性的集料，规定干燥环境下的Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ类工程，其混凝土中总碱量不得大于 3.0 Kg/m3；潮湿环 境下的Ⅰ类工程混凝土总碱量不大于 3.0 Kg/m3，Ⅱ、Ⅲ类 不大于2.5Kg/m3。
1.2混凝土碱骨料反应概念
碱骨料反应（Alkali Aggregate Reaction 简写作AAR） 是指混凝土中的碱性物质与骨料中的活性成分发生化学反应， 引起混凝土内部自膨胀应力而开裂的现象。
1.3混凝土碱骨料反应危害
碱骨料反应导致混凝土破坏特征均表 现为混凝土膨胀开裂,大量微裂缝的产生 不仅降低混凝土的力学性能,更重要的是 加速了水、腐蚀离子渗入混凝土内部,从 而诱发碱骨料反应、钢筋锈蚀、冻融破 坏协同效应,严重影响了混凝土工程耐久 性能。再有碱骨料反应是在混凝土碱活 性骨料周围缓慢、长期发生的 , 不仅无法阻止其破坏继续发 展,且破坏后不宜修复,因此被称为混凝土的“癌症”。
这种反应持续进行，直至白云石被完全作用或碱浓度降到足 够低为止，其特点是反应较快，而且反应少见凝胶产物，多 呈龟裂或开裂。
1.5碱-骨料反应的检测与评价方法
碱骨料反应具有很长的潜伏期，尽早确定含岩石骨料 是否具有碱活性具有非常重要的意义。大体上分为三类：一 是通过岩相鉴定检验骨料中是否有活性组分的岩相法；二是 以骨料与碱作用后所产生的膨胀率大小作为判断的依据；三 是依骨料在碱液中的反应程度作为判据的化学法。下面介绍 通用的碱骨料反应实验方法。 （1）岩相法 该方法借助光学显微镜，X射线衍射分析等岩相分析方 法，鉴定骨料的岩石种类，矿物组成及各组分含量，并以此 判断骨料的碱活性。该方法的优点是速度快，可直接观察到 骨料中的活性组分。岩相鉴定法对其后选择合适的检测方法 有重要的指导作用，一直作为骨料碱活性的鉴定首选。缺点 是得不到活性成分含量与膨胀率的定量关系，并且此法需要 相当熟练地技术。
·SiO2·(n+1)H2O
碱硅酸类会在混凝土表面 形成凝胶（如图），干燥
后为白色的沉淀物，具有
强烈吸水膨胀的特性，此 类反应一般发生在骨料与
水泥石界面处，致使混凝
土产生不均匀膨胀引起开裂。
②碱－硅酸盐反应（Alkali-Silicate Reaction，ASR）, 活性骨料是结晶良好的硅酸盐岩石。碱－硅酸盐反应是指混 凝土中的碱与骨料中的某些层状结构的硅酸盐发生反应，使 层状硅酸盐层间距增大，集料发生膨胀致使混凝土开裂。
（4）混凝土的孔隙率
混凝土的空隙也能减缓碱骨料反应时胶体吸水产生的 膨胀压力，因而随孔隙率增加，反应膨胀量减小，特别是细 孔减缓效果最好。因此，加入引气剂能减缓碱骨料反应的膨 胀。
（5）环境温湿度的影响 混凝土的碱骨料反应离不开水，因此环境湿度对其有 明显影响。虽然说在低湿度条件混凝土空隙中的碱溶液浓度 增大会促进碱骨料反应，但如果环境相对湿度低于 85% ，外 界不供给混凝土水分，就不会发生混凝土中反应胶体的吸水 膨胀，它的最不利相对湿度为90%-95%。。 每种反应性骨料都有一个温度限值。在该温度以下， 随温度增高膨胀量增大，当超过该温度限值时，反应膨胀量 明显下降，最不利温度在37.8-40度之间。
（2）混凝土棱柱体法
试件尺寸为75mm*75mm*（275-405mm），试件成型后用 塑料膜覆盖，放于23度， 100%相对湿度条件下预养护 24h ， 脱模测其初长。然后 38 度， 100% 相对湿度下养护，测定 1,2,4,8,13,26,39,52周各龄期的膨胀率。若半年超过0.03% 或三个月膨胀率超过 0.02%， 1年膨胀率超过 0.04% ，则骨料 为活性骨料。
该法既能用于硅质骨料，又可鉴定碳酸盐骨料。另外， 由于它可以使用粗骨料，因而更接近混凝土实际。但膨胀结 果受水泥细度，水灰比和养护条件（温度，湿度）及配合比 影响。
(3)砂浆棒法 取试件尺寸为 25mm*25mm*385mm。成型后1d脱模，测其 初始长度，然后在38度，100%相对湿度下养护，并测定不同 龄期试件长度变化。若3 个月膨胀率小于 0.05% ，6个月小于 0.1%，则为非活性骨料。该方法仅适用于一些高活性的快膨 胀的岩石和矿物，对慢膨胀的骨料则不能快速的提出鉴定成 果。 （4）快速砂浆棒法 由于砂浆棒法周期长，时间上不能满足大多数工程需 要，而且存在漏判例子，尤其是不能鉴定出许多慢膨胀骨料 的活性，所以提出该法。 试件原材料及制备程序和（3）法一样，只是采用了不 同的养护制度。用试件浸泡在80度的1mol/l的NaOH溶液中， 测其12d的膨胀值作为评定骨料潜在活性的依据。规定依据： 膨胀率小于0.1%为非活性，膨胀率大于0.2%为活性。该法过 于严格，某些被证明是无害的骨料可能被判为有害。
7、 掺用外加剂。如锂盐外加剂可有效的减少 ASR 膨胀破坏， 引气剂可使混凝土具有 4 ％ -5 ％的含气量，增加其中的细微 孔隙，可以容纳一些反应物，从而缓解碱骨料反应的膨胀压 力，减轻碱骨料反应对工程的损害。
混凝土碱骨料反应
主讲人：陈海华
1.1混凝土碱骨料反应简介
碱骨料反应开始是在30年代美国西部地区的堤坝、公路、 桥梁等混凝土结构物发生异常膨胀，产生裂缝而发现的。进 入70年代后，不断从欧洲、南非等地传来碱骨料反应引起的 结构损伤报告，碱骨料反应作为个世界性的普遍问题被提了 出来 。由于碱骨料反应一般是在混凝土成型后的若干年后 逐渐发生,其结果造成混凝土耐久性下降,严重时还会使混凝 土丧失使用价值 , 且由于反应是发生在整个混凝土中 , 因此 , 这种反应造成的破坏既难以预防,又难于阻止,更不易修补和 挽救,故被称为混凝土的“癌症”。
（6）反应环 有些骨料在与碱发生反应以后，会在骨料周围形成一 个深色的薄圈，称为反应环。 （7）内部裂纹 当碱骨料反应引起超量膨胀时，会在混凝土中心形成 内部裂纹，裂纹常常充满凝胶。混凝土暴露面限制了内部混 凝土的膨胀，因此导致了面层的拉应力。如果反应程度足够 大，在此情况下就会产生大的裂纹。
1.4碱骨料反应发生条件及分类和机理
③碱－碳酸盐反应（Alkali-Carbonate Reaction，ACR）, 其活性骨料是指某些碳酸盐岩石。碱－碳酸盐反应是指混凝 土中的碱与具有特定结构的黏土质细粒白云质石灰岩或黏土 质细粒白云岩集料发生下列反应，进行的所谓去（脱）白云 化作用 CaMg(CO3)2+2NaOH → Mg(OH)2+CaCO3+Na2CO3 Na2CO3+Ca(OH)2 → 2NaOH+CaCO3
（1）碱骨料反应发生条件 发生碱骨料反应需要具有三个条件 ①混凝土的原材料水泥、混合材、外加剂和水中含碱量 高。 ②骨料中有相当数量的活性成分； ③潮湿环境，有充分的水分或湿空气供应。 （2）碱骨料反应的分类和机理 按照活性材料及其产生破坏时的反应机理不同，一般将 碱－集料反应分为三种：
①碱－硅酸反应（Alkali-Silica Reaction）,即最早的 AAR 或经典的碱骨料反应。具体是指混凝土中的碱与骨料中 微晶或无定型硅酸发生反应，生成碱硅酸类 2NaOH+SiO2+nH2O → Na2O