1 概述
堿骨料反應(yīng)是指混凝土中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),引起混凝土內(nèi)部自膨脹應(yīng)力而開裂的現(xiàn)象。自1984年首先在房屋建筑中發(fā)現(xiàn)，繼而在橋梁領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)。因堿骨料反應(yīng)時(shí)間較為緩慢，短則幾年，長(zhǎng)則幾十年才能被發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生破壞幾乎無(wú)法修補(bǔ)，素有混凝土“癌癥”之稱，是近年來(lái)遇到的機(jī)率逐漸增多的一種病害。
2 反應(yīng)原理
堿骨料反應(yīng)是指混凝土中的堿(k2o、na2o)與活性骨料（燧石、蛋白石、安山巖等等）之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。堿骨料反應(yīng)包括兩種主要類型：堿硅酸反應(yīng)（簡(jiǎn)稱asr）、堿碳酸反應(yīng)(acr)。其中，acr發(fā)生率不高，且發(fā)生機(jī)理沒(méi)有達(dá)到共識(shí)，所以現(xiàn)階段堿骨料反應(yīng)一般是指asr。asr發(fā)生機(jī)理在于骨料中含有堿活性的硅質(zhì)礦物（常溫活性二氧化硅），在混凝土硬化后，緩慢的與水泥石孔隙溶液中的納、鉀離子反應(yīng)，產(chǎn)生堿――硅酸鹽凝膠，凝膠吸水后產(chǎn)生膨脹，膨脹壓力達(dá)到一定程度會(huì)使混凝土開裂。asr破壞一般是在混凝土澆筑兩、三年，乃至十幾年后發(fā)生。
3 反應(yīng)特征
堿―骨料反應(yīng)破壞的最重要特征之一是混凝土表面開裂，裂縫的形態(tài)與結(jié)構(gòu)中鋼筋形成的限制和約束狀態(tài)有關(guān)：鋼筋限制、約束力強(qiáng)的混凝土形成順筋裂縫；鋼筋限制約束作用弱的混凝土形成網(wǎng)狀或地圖狀裂縫，在裂縫處有白色凝膠物滲出。
堿骨料反應(yīng)與其他原因產(chǎn)生的裂縫不同，主要有以下一些特點(diǎn)：
①堿―骨料反應(yīng)引起混凝土局部膨脹，裂縫的兩個(gè)邊緣出現(xiàn)不平狀態(tài)（錯(cuò)臺(tái)）；是堿骨料反應(yīng)裂縫的現(xiàn)象；
②堿―骨料反應(yīng)與環(huán)境濕度有關(guān)，在同一工程中潮濕部位出現(xiàn)裂縫，而干燥部位卻安然無(wú)恙，是堿―骨料反應(yīng)裂縫區(qū)別與其他原因裂縫的外觀特征差別之一。
③從裂縫出現(xiàn)的時(shí)間來(lái)判斷，堿―骨料反應(yīng)裂縫出現(xiàn)的時(shí)間較晚，多在施工后5～10年內(nèi)出現(xiàn)，而混凝土收縮裂縫出現(xiàn)的時(shí)間較早，一般在施工后若干天內(nèi)出現(xiàn)。
4 發(fā)生堿骨料反應(yīng)條件與預(yù)防措施
4.1 堿骨料反應(yīng)條件
發(fā)生堿骨料反應(yīng)需要具有三個(gè)條件:首先是混凝土的原材料水泥、混合材、外加劑和水中含堿量高；第二是骨料中有相當(dāng)數(shù)量的活性成分；第三是潮濕環(huán)境，有充分的水分或濕空氣供應(yīng)。要預(yù)防或降低此反應(yīng)就從這三項(xiàng)源頭著手，因此世界各國(guó)都是在配制混凝土?xí)r采取措施，使混凝土工程不具備堿骨料反應(yīng)的條件。
4.2 預(yù)防措施
4.2.1 控制水泥含堿量
水泥中堿含量是指原材料中等當(dāng)量氧化鈉的含量，以重量百分率計(jì)。等當(dāng)量氧化鈉含量是指氧化鈉與0.658氧化鉀之和。一般情況下，以水泥堿（na2o+0.658k2o）含量低于水泥總量的0.6%作為預(yù)防堿骨料反應(yīng)的安全界限，此標(biāo)準(zhǔn)為自1941年美國(guó)提出，已為世界多數(shù)國(guó)家所接受，并且已有二十多個(gè)國(guó)家將此安全界限列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。許多國(guó)家如新西蘭、英國(guó)、日本等國(guó)內(nèi)大部分水泥廠均生產(chǎn)含堿量低于0.6%的水泥。
4.2.2 控制混凝土中的含堿量
由于混凝土中堿的來(lái)源不僅是從水泥，而且從混合材、外加劑、水，甚至有時(shí)從骨料（例如海砂）中來(lái)，因此控制混凝土各種原材料總堿量比單純控制水泥含堿量更重要?；炷林袎A含量是以等當(dāng)量的氧化鈉的含量，以kg/m3計(jì)。各國(guó)制定了不同的堿含量標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)根據(jù)不同等級(jí)結(jié)構(gòu)不同環(huán)境做了如下（表1）規(guī)定。
4.2.3 選擇骨料
如果混凝土含堿量低于3kg/m3，可以不做骨料活性檢驗(yàn)，如果水泥含堿量高或混凝土總堿量高于3kg/m3，則應(yīng)對(duì)骨料進(jìn)行活性檢測(cè)。常用的檢測(cè)方法為巖相法和活性試驗(yàn)法。
（1）巖相法：鑒定砂石是否含有可能有活性的礦物，如燧石、蛋白石、安山巖等等。如果沒(méi)有，則可以確定骨料是非活性的。否則，需要進(jìn)行活性試驗(yàn)測(cè)試。
（2）試驗(yàn)測(cè)試：即砂漿棒法，水工、鐵路均有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，采用不同養(yǎng)護(hù)溫度又分為快速或常規(guī)試驗(yàn)。試驗(yàn)將骨料粉碎成砂的粒度，與高堿水泥或外摻氫氧化鈉，制成砂漿長(zhǎng)條試件，常規(guī)試驗(yàn)在40°c潮濕環(huán)境養(yǎng)護(hù)，測(cè)定試件3個(gè)月和半年齡期是否有膨脹，根據(jù)膨脹量大小確定骨料屬于非活性、潛在活性和活性三類。
如經(jīng)檢測(cè)為活性骨料，則不能使用，或經(jīng)與非活性骨料按一定比例混合后，經(jīng)試驗(yàn)對(duì)工程無(wú)損害時(shí)，方可按試驗(yàn)規(guī)定的比例混合使用
4.2.4 摻混合材
摻某些活性混合材（使用礦物摻合料，通常使用的礦物摻合料有硅灰、礦渣、粉煤灰和沸石粉 ）可緩解、抑制混凝土的堿骨料反應(yīng)。根據(jù)各國(guó)試驗(yàn)資料，摻s――10%的硅灰可以有效的抑制堿骨料反應(yīng)。
4.2.5 隔絕水和濕空氣的來(lái)源
如果在擔(dān)心混凝土工程發(fā)生堿骨料反應(yīng)的部位能有效地隔絕水和空氣的來(lái)源，也可以取得緩和堿骨料反應(yīng)對(duì)工程損害的效果。
4.2.6 使用化學(xué)外加劑
含堿金屬鋰的鹽類如硝酸鋰、氫氧化鋰 及氟硅酸鈉、磷酸鹽、部分硝酸鹽等對(duì)堿骨料反應(yīng)具有一定抑制作用。
5 總結(jié)
自1940年發(fā)現(xiàn)堿－骨料反應(yīng)問(wèn)題以來(lái)，世界各國(guó)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)很多堿－骨料反應(yīng)對(duì)混凝土工程損壞的實(shí)例。我國(guó)也開始重視這個(gè)世界難題，由于其發(fā)病時(shí)間較晚，破壞性后也是無(wú)法修復(fù)的，因此，現(xiàn)階段的主要措施還是在于預(yù)防，從源頭上杜絕這中病害的發(fā)生，希望在今后的研究中能夠得到更多的數(shù)據(jù)，大大減少堿骨料病害的發(fā)生與發(fā)展。