混凝土鹼集料反應

混凝土鹼集料反應(Alkali～Aggregate Reaction，簡稱AAR)：是指混凝土中的鹼和環境中可能滲入的鹼與混凝土集料(砂、石)中的鹼活性礦物成分，在混凝土固化後緩慢發生化學反應，產生膠凝物質，在水的長期作用下因吸收水份後發生化學反應，引起混凝土體積膨脹、開裂，最終導致混凝土從內向外延伸開裂和損毀的現象。

基本介紹

• 中文名：混凝土鹼集料反應
• 外文名：Alkali～Aggregate Reaction
• 簡稱：AAR
• 現象：引起混凝土體積膨脹、開裂
• 預防：控制水泥中鹼的含量

鹼集料反應類型

混凝土鹼集料反應是混凝土中水泥、外加劑、摻合料和拌合水中的可溶性鹼（鉀、鈉）溶於混凝土孔隙液中，與集料中能與鹼反應的活性成分在混凝土硬化後逐漸發生的一種化學反應，反應生成物吸水膨脹，使混凝土產生內應力，導致混凝土開裂和強度降低，嚴重時會導致混凝土完全破壞。依據參與鹼集料反應的岩石種類及反應原理，鹼集料反應分為以下三種：

1．鹼-二氧化矽反應

參與這種反應的有蛋白石、黑矽石、燧石、鱗石英、方石英、玻璃質火山岩、玉髓及微品或變質石英等。反應發生於鹼與微品二氧化矽之間，其反應產物為矽膠體。這種矽膠體遇水膨脹，產生很大的膨脹壓力，能引起混凝土開裂。這種膨脹壓力取決於集料中活性氧化矽的最不利含量，對蛋白石來說，該含量為3%~5%；而對活性較差一些的含矽集料，該含量為20%~30%。

2．鹼-矽酸鹽反應

黏土質岩石及千板岩等集料與混凝土中鹼性化合物發生的反應屬於鹼-矽酸鹽反應。這種反應爆管引起緩慢的體積膨脹，但也能導致混凝土開裂，其反應性質與鹼一二氧化矽反心相似。

3．鹼-碳酸鹽反應

這是白雲質石灰岩集料與混凝土中的鹼性化合物發生的反應。這種反應最早被發現於加拿大的一條混凝土路面，該路面在非寒冷季節發生嚴重龜裂。經調查發現該路而使用了白雲質石灰石骨料。由此證明，鹼-碳酸鹽集料反應也會引起體積膨脹和混凝土開裂。

預防措施

（1）控制水泥中鹼的含量

（2）選用非活性骨料

（3）摻入活性混合材

混凝土鹼-集料反應被許多專家稱為混凝土的“癌症”。鹼集料反應是指混凝土集料中某些活性礦物與混凝土微孔中的鹼溶液產生的化學反應。鹼主要來源於水泥熟料、外加劑，集料中活性材料主要是SiO2和矽酸鹽、碳酸鹽等。

混凝土鹼集料反應分為3種：鹼—矽反應，鹼—碳酸鹽反應和鹼—矽酸鹽反應。其中鹼—矽反應最為常見。鹼集料反應產生的鹼—矽酸鹽等凝膠遇水膨脹，將在混凝土內部產生較大的膨脹應力，從而引起混凝土開裂。混凝土集料在混凝土中呈均勻分布，故裂縫首先在混凝土表面無序、大量產生，隨後將加速其他因素的破壞作用而使混凝土耐久性迅速降低。引起鹼集料反應的三個條件中有兩個來自混凝土內部，一是混凝土中摻入了一定數量的鹼性物質，或者混凝土處於有利於鹼滲入的環境；二是集料中有一定數量的鹼活性骨料（如含SiO2的骨料）;三是潮濕環境，可以提供反應物吸水膨脹所需要的水分。在乾燥條件下鹼集料反應難以發生。

混凝土發生鹼集料反應破壞的特徵：外觀上主要是表面裂縫、變形和滲出物；而內部特徵主要有內部凝膠、反應環、活性鹼—集料、內部裂縫、鹼含量等。混凝土結構一旦發生鹼集料反應出現裂縫後，會加速混凝土的其他破壞，空氣、水、二氧化碳等侵入，會使混凝土碳化和鋼筋鏽蝕速度加快，而鋼筋鏽蝕產物鐵鏽的體積遠大於鋼筋原來的體積，又會使裂縫擴大。若在寒冷地區，混凝土出現裂縫後又會使凍融破壞加速，這樣就造成了混凝土工程的綜合性破壞。