碱—骨料反应（Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）是指混凝土组成中的水泥、外加剂、掺和料或拌和水中的可溶性碱（由钾、钠构成）溶于混凝土孔隙中，与骨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。此类反应可明显的引起混凝土体积膨胀和开裂，改变混凝土的微结构，因而是影响混凝土耐久性的最主要因素之一。

按照碱与骨料间的反应类型可将碱—骨料反应分为如下3 种。

1.碱硅酸反应

碱硅酸反应（Alkali-Silica Reaction，简称ASR）是由美国的斯坦顿于50a前提出的。这是到目前为止对于工程损害最多、分布最广的一种碱—骨料反应，指混凝土孔隙中的碱性溶液（主要以KOH、NaOH 形式存在）与骨料中能与碱反应的活性SiO2 矿物发生反应，由此生成的碱硅凝胶具有吸水膨胀性，产生的次生应力可导致混凝土开裂破坏。所谓活性SiO2 一般指无定形、隐晶质、微晶质和玻璃质SiO2，如蛋白石及玉髓等。可见，骨料的碱活性含量主要取决于所含的SiO2 的结晶程度。有关反应过程可归纳为如下：首先在混凝土内部水泥水化反应中生成强碱性氢氧化物，其反应式为

然后，由上述反应生成的NaOH、KOH与骨料中的非结晶活性氧化硅发生反应，生成硅酸碱类，其反应式为

上述ASR反应一般具有如下特征：在混凝土表面出现无序的网状裂纹；骨料中出现反应环、反应边；混凝土内部出现裂纹、且在孔隙中出现硅酸钾（或钠）凝胶失水硬化及粉化物质。

2.碱碳酸盐反应

碱碳酸盐反应（Alkali-Carbonate Reaction，简称ACR）是由斯文松于1957 年提出的。它是指骨料中的活性碳酸盐岩（主要为泥质石灰质白云岩）与混凝土孔隙中的碱性溶液发生去白云石化反应，生成水镁石，由于反应产物不能通过黏土向外扩散，从而使骨料膨胀，造成混凝土开裂。所谓活性碳酸盐岩，是指具有尺寸小于50μm的菱形白云石晶体分散分布于基质之中、具有此类微观结构的碳酸盐岩石。有关反应式为

式中：R 代表碱。水泥水化过程中不断产生Ca（OH）2，此与碳酸盐反应生成ROH，从而使去白云石化反应不断进行。如下式所示(www.daowen.com)

由上述ACR反应形成的裂纹特征，一般呈花纹形或地图形。此类碱—骨料反应与碱硅酸反应的本质区别在于：具有反应膨胀性的骨料是碳酸盐岩而不是硅质岩；由这种反应而导致混凝土开裂的在其表面未发现有凝胶存在。

3.碱硅酸盐反应

具有此类碱—骨料反应的骨料一般为具有层状硅酸盐岩如千枚岩及黏土岩等。其特点是，由此类反应产生的膨胀速度非常缓慢，形成反应边的颗粒十分稀少，即使当混凝土膨胀到开裂时，能渗出的凝胶也较少。但从本质上讲，此类反应仍属碱硅酸反应。此类反应产生的膨胀速度之所以非常缓慢，在于具有活性的石英颗粒一般分布于其他矿物之中，诸如Na＋、K＋、OH－一类碱性物质必须经过较长的路径并受到较大的阻力才能到达上述活性颗粒表面，从而使反应滞缓。

研究表明，上述中不论何种碱—骨料反应的发生，必须具备以下3 个条件（蒋元驹等，1996）：①混凝土材料中有活性骨料存在；②水泥中含碱量高，如大于0.6%；③要有与水接触或潮湿的环境。

另外，近年来人们又开始关注这一问题：骨料中若含有含碱盐的矿物，这些碱在水泥石液相的条件下是否会析出而引发或加剧AAR？事实上，三大类型的岩石中含碱矿物的品种还是比较多的，见表8.3.1。新近的研究成果表明，当骨料中析出的碱浓度达到2.2kg/m3，应引起重视（唐明述等，2003）。

表8.3.1　岩石中的主要含碱矿物一览

续表