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碱-骨料反应（AAR） Alkali-Aggregate Reaction 北京冶建工程裂缝处理中心 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。 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 ——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。 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 骨料 混凝土 胶凝物生成时的膨胀致使裂纹产生 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。 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。 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(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。 碱-骨料反应造成混