混凝土碱集料反应

引起混凝土体积膨胀、开裂的现象

混凝土碱集料反应(Alkali～Aggregate Reaction，简称AAR)：是指混凝土中的碱和环境中可能渗入的碱与混凝土集料(砂、石)中的碱活性矿物成分，在混凝土固化后缓慢发生化学反应，产生胶凝物质，在水的长期作用下因吸收水份后发生化学反应，引起混凝土体积膨胀、开裂，最终导致混凝土从内向外延伸开裂和损毁的现象。

碱集料反应类型

混凝土碱集料反应是混凝土中水泥、外加剂、掺合料和拌合水中的可溶性碱（钾、钠）溶于混凝土孔隙液中，与集料中能与碱反应的活性成分在混凝土硬化后逐渐发生的一种化学反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生内应力，导致混凝土开裂和强度降低，严重时会导致混凝土完全破坏。依据参与碱集料反应的岩石种类及反应原理，碱集料反应分为以下三种：

1．碱-二氧化硅反应

参与这种反应的有蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石英、方石英、玻璃质火山岩、玉髓及微品或变质石英等。反应发生于碱与微品二氧化硅之间，其反应产物为硅胶体。这种硅胶体遇水膨胀，产生很大的膨胀压力，能引起混凝土开裂。这种膨胀压力取决于集料中活性氧化硅的最不利含量，对蛋白石来说，该含量为3%~5%；而对活性较差一些的含硅集料，该含量为20%~30%。

2．碱-硅酸盐反应

黏土质岩石及千板岩等集料与混凝土中碱性化合物发生的反应属于碱-硅酸盐反应。这种反应爆管引起缓慢的体积膨胀，但也能导致混凝土开裂，其反应性质与碱一二氧化硅反心相似。

3．碱-碳酸盐反应

这是白云质石灰岩集料与混凝土中的碱性化合物发生的反应。这种反应最早被发现于加拿大的一条混凝土路面，该路面在非寒冷季节发生严重龟裂。经调查发现该路而使用了白云质石灰石骨料。由此证明，碱-碳酸盐集料反应也会引起体积膨胀和混凝土开裂。

预防措施

（1）控制水泥中碱的含量

（2）选用非活性骨料

（3）掺入活性混合材

混凝土碱-集料反应被许多专家称为混凝土的“癌症”。碱集料反应是指混凝土集料中某些活性矿物与混凝土微孔中的碱溶液产生的化学反应。碱主要来源于水泥熟料、外加剂，集料中活性材料主要是SiO2和硅酸盐、碳酸盐等。

混凝土碱集料反应分为3种：碱—硅反应，碱—碳酸盐反应和碱—硅酸盐反应。其中碱—硅反应最为常见。碱集料反应产生的碱—硅酸盐等凝胶遇水膨胀，将在混凝土内部产生较大的膨胀应力，从而引起混凝土开裂。混凝土集料在混凝土中呈均匀分布，故裂缝首先在混凝土表面无序、大量产生，随后将加速其他因素的破坏作用而使混凝土耐久性迅速降低。引起碱集料反应的三个条件中有两个来自混凝土内部，一是混凝土中掺入了一定数量的碱性物质，或者混凝土处于有利于碱渗入的环境；二是集料中有一定数量的碱活性骨料（如含SiO2的骨料）;三是潮湿环境，可以提供反应物吸水膨胀所需要的水分。在干燥条件下碱集料反应难以发生。

混凝土发生碱集料反应破坏的特征：外观上主要是表面裂缝、变形和渗出物；而内部特征主要有内部凝胶、反应环、活性碱—集料、内部裂缝、碱含量等。混凝土结构一旦发生碱集料反应出现裂缝后，会加速混凝土的其他破坏，空气、水、二氧化碳等侵入，会使混凝土碳化和钢筋锈蚀速度加快，而钢筋锈蚀产物铁锈的体积远大于钢筋原来的体积，又会使裂缝扩大。若在寒冷地区，混凝土出现裂缝后又会使冻融破坏加速，这样就造成了混凝土工程的综合性破坏。

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