碱集料反应发生和产生破坏作用的三个必要条件为:
1)混凝土使用的骨料含有碱活性矿物,即属于碱活性骨料;
2)混凝土含有过量的当量氧化钠,一般超过3.0kg/m³;
3)环境潮湿,能提供碱-硅凝胶膨胀的水源。
碱集料反应被称作‘混凝土癌症’,一旦发生就难以控制,严重影响混凝土结构的耐久性。因此,需要预先防止发生。防止的方法主要从三个方面着手:
1)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。
2)控制混凝土的总含碱量(当量Na2O)低于3.0kg/m³。碱的来源包括水泥、外加剂、拌合水和骨料,其中水泥和外加剂是主要来源。
3)胶凝材料中使用6%以上硅灰,或25%以上粉煤灰,或40%以上磨细矿渣(矿粉)。这些矿物掺合料含有的氧化硅,比骨料中氧化硅活性更高,能够预先将钾、钠固结在早期反应生成的硅酸钙凝胶中,从而防止后期有过量钾、钠与骨料反应。