碱骨料反应汇总.

碱骨料反应分类
碱骨料反应包括3种主要类型： 碱-硅酸反应(Alkali-Silica Reaction，简称ASR)
指混凝土中的碱与骨料的活性SiO2反应 碱-硅酸盐反应(Alkali-Silicate Reaction，简称ASR )
指混凝土中碱与骨料中硅酸盐矿物反应
碱-碳酸盐反应(Alkali-Carbonate Reaction，简称ACR) 指混凝土中的碱与骨料中某些碳酸盐矿物反应
AAR造成混凝土结构开裂实例
护坡混凝土由于AAR造成开裂
混凝土排水口开裂
钢筋混凝土高架桥桥墩开裂
混凝土住宅墙体开裂
AAR造成混凝土结构开裂实例
混凝土桥梁挡板开裂
混凝土大体积桥墩开裂
混凝土墙体开裂、脱落
混凝土消能块开裂
预防混凝土碱骨料反应
——本文摘自GB/T50733-2011 《预防混凝土碱骨料反应技术规范》
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。
混凝土
胶凝物 骨料
碱骨料反应造成混凝土开裂的机理
碱-碳酸盐反应：
(1)CaMg(CO3)2+2ROH=Mg(OH)2+CaCO3+R2CO3 (2)R2CO3+Ca(OH)2=2ROH+CaCO3
式中：R—代表钾和钠，是水泥中的碱分。 膨胀机理：碱-碳酸盐反应是岩石中的白云石与碱溶液 间的化学反应，反应产物是方解石、水镁石和碳酸碱。 在混凝土中，生成的碳酸碱会与水泥水化产生的氢氧化 钙反应，生成碳酸钙并使碱再生，使反应持续进行。该 反应膨胀的驱动力为反应生成的方解石和水镁石晶体在 受限空间生长产生的结晶压力。
硅酸碱类呈胶体状，并从周围介质中吸水膨胀，体积可增大3倍，当其 膨胀受到水泥石的限制而发生较大的膨胀压力和渗透压力时，就会使混凝 土产生裂缝和崩坏。
许多研究表明，碱-硅酸盐反应，本质上仍是碱-硅酸反应。故许多学者 将碱-硅酸，碱-硅酸盐归为同一类，均称ASR
碱骨料反应造成混凝土开裂的机理
胶凝物生成 时的膨胀致 使裂纹产生
碱性离子的控制
骨料
混凝土工程宜采用非碱活性骨料。
在勘察和选择材料场时，应对制作骨料的岩石或骨料进 行活性检验。
碱-骨料反应（AAR）
Alkali-Aggregate Reaction
北京冶建工程裂缝处理中心 http://www.liefeng.com
目录
碱-骨料反应概述 碱-骨料反应原理 碱骨料反应分类 碱骨料反应造成混凝土开裂的机理 碱骨料反应的危害及工程实例 预防混凝土碱骨料反应 工程师®产品为降低混凝土碱骨料反应所做的贡献 工程师®耐久性保护系列 本文涉及专用术语 参考文献 结束语
碱-骨料反应(Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）
条件是在配制的混凝土中只要有足够的碱和反应性骨 料，在混凝土浇筑后就会逐渐反应，在反应产物达到 一定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。
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
不限制
不限制
3.0
潮湿环境
3.5
含碱环境
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。
——摘自《混凝土结构的裂缝与对策》第十章
碱骨料反应造成混凝土开裂的机理
碱-硅酸反应： 2Na(K)OH+SiO2+nH2O→Na(K)2*SiO2*nH2O
碱-硅酸反应是分布最广，研究最多的碱-骨料反应，该反应是指混凝土 中的碱组分与骨料中的活性SiO2之间发生的化学反应，其结果是导致骨料 被侵蚀，生成碱-硅酸凝胶，并从周围介质中吸收水分而膨胀，导致混凝 土开裂的现象。
碱-骨料反应概述
碱骨料反应：
混凝土中的碱性物质(包括外界渗入的碱)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，严重时会造成混凝土的破坏。
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。碱骨料反应给混凝土工程带来的危害是相 当严重的。
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。
2.减少水泥用量：可掺粉煤灰或矿粉等材料，取代一部 分水泥，降低混凝土碱含量，增加混凝土和易，降低成 本。
3.尽量不用海砂，海水等含碱量高的材料拌合混凝土。
使用非活性骨料： 可对骨料专门进行碱活性测试，或根据以往的调查结
果选用骨料。集料中活性集料的百分比越大发生碱集料 反应的破坏也越大。当使用活性集料时碱含量与碱集料 反应的速度呈大致的线性关系，比如碱含量越高越易发
碱-骨料反应造成混凝土结构开裂破坏，要 满足以下三个条件：
混凝土中骨料含有活性组分 混凝土中含有足够的碱 有水存在
水
碱 （Na2O+K2O）
活性骨料
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碱性离子的控制
碱性离子主要来自水泥、外加剂、掺合料、骨料、拌 合水等组分及周围环境。
1.采用低碱水泥：钠、钾含量小于0.6%的水泥称为低碱 水泥。