其发生的原因是由于含有无定形的或结晶程度低的二氧化硅组成的集料,在混凝土中会被水泥浆液相中的碱和石灰侵蚀并发生反应,生成一种固体的,黏滞状的或液体的二氧化硅凝胶粘附于有活性的骨料(如蛋白石、玉髓等)周围。这种凝胶吸水后,可能是无限膨胀型的,也可能是有限膨胀型的凝胶,干燥后都会结晶出来并产生膨胀应力,破坏硬化后混凝土的物理结构和力学强度,使混凝土表面出现地图状开裂,直至混凝土全部毁坏。目前,研究资料表明,混凝土的“碱集料反应”大致可分为两类:
一是碱硅酸反应(包括反应速度极慢的碱硅酸盐反应),是迄今对混凝土工程破坏最甚、也是国内外学者研究最多的。
二是碱碳酸盐反应,主要是使用碳酸盐质岩石时会产生。
1、“碱集料反应”的判别方法:
(1)外观评估判别:主要是从裂缝与泌出物判别。
①.网状裂缝:典型的裂缝网为龟背纹,接近六边形,多出现在混凝土不受约束(无筋或少筋)的情况下。有时也会出现顺筋裂缝。
这里应指出:混凝土“碱集料反应”的裂缝与收缩裂缝是不同的。首先是裂缝出现的时间,收缩裂缝多在混凝土浇筑后几天内;而“碱集料反应”的裂缝则多在数年甚至一、二十年后才出现。
其次是收缩裂缝的环境越干燥裂缝越扩大;而“碱集料反应”的裂缝则是环境越湿润裂缝越增大。第三是在受约束的情况下,收缩裂缝是垂直于约束力方向;而“碱集料反应”的裂缝则是平行于约束力的方向。
②.裂缝有泌出物:混凝土工程的“碱集料反应”产物——半透明的乳白色或黄褐色二氧化硅凝胶多会顺裂缝渗流出来,是其特征。
(2)取芯检验判别:即用“钻芯取样”法从混凝土结构内部取出具有代表性的必要数量的试件,通过以下三方面的检验分析进行判别:
①.试件外观检验;
②.试件膨胀性检验;
③.试件抗压强度检验。
(3)对混凝土所用骨料进行碱活性检验判别。
2、混凝土工程“碱集料反应”的预防:
混凝土工程若出现“碱集料反应”,目前世界上尚未找到根治的方法,只有“预防”是唯一有效的措施。预防的方法就是用控制原材料的含碱量来控制混凝土的总碱量。当前世界许多国家都采用“混凝土总碱量3kg/m3”为预防混凝土碱硅酸反应的安全界限。我国在1993年制订了CECS53——93《混凝土碱含量限值标准》规定:如果骨料具有碱硅酸反应活性时,混凝土总碱量应按下面附表《10