アルカリ骨材反応
以下の条件を満たすとアルカリ骨材反応が進展すると言われている。
骨材中に限度量以上の反応性鉱物、特に、火山岩を骨材に使用したコンクリートに多い。
水酸化物イオン濃度の高まり
コンクリート内部湿度が80-85%
劣化性状として、コンクリート表面にひび割れが発生し、ひび割れの方向性が見られないのが特徴であるほか、白色のゲル状物質がひび割れより滲出している場合もある。しかし、実構造物においては、内部の応力状態や補強筋の配筋状態がひび割れに影響を与えるため、ひび割れの発生性状のみでアルカリ骨材反応であると特定することは難しい。
また、劣化の進んだコンクリート構造物では、表面のひび割れが10mm以上に達することがある一方で、ひび割れは中心まで達していないことも多い。これは、表面に近いコンクリートが中性化してアルカリ骨材反応が終息しているのに対し、内部のコンクリートの反応のみが進行し、膨張量に差が生じるためである。さらに、鉄筋コンクリートの鉄筋破断も一部で発生している。
アルカリシリカ反応によるコンクリートのひび割れは,以下のメカニズムで生じる。
セメントに含まれるアルカリ分に由来するアルカリ溶液が反応性シリカ成分を含む骨材を表面から侵し、粘稠な水和アルカリシリケート(水ガラス)層を作る。
水ガラス層はアルカリの消費に伴って溶出したカルシウムイオンと反応し、硬いカルシウムシリケート層となる。これを反応リムとよぶ。
アルカリ溶液は反応リムを浸透して骨材内部の未反応シリカ成分と反応するが、生じた水ガラスは反応リムから滲出できないため、反応に伴う体積膨張に由来する膨張圧が骨材内部に蓄積される。
膨張圧が限界を超えると,骨材およびその周りのコンクリートがひび割れる。
アルカリ骨材反応は劣化の進行速度が遅いことから、水などの劣化を早める因子を抑制して、構造物の延命を図る方法がある。具体的には、ひび割れ注入やコンクリートの表面塗装などである。また、リチウムイオンを主成分とするASR抑制剤を注入する工法がある。リチウムイオンにより骨材周囲のアルカリシリカゲルと吸水膨張制を消失させ、以後の劣化を抑制するものである。
コンクリート中のナトリウム・カリウムなどのアルカリ金属イオン(アルカリ性細孔溶液)が、骨材中の特定の鉱物と反応。異常膨張を起こし、コンクリートにひび割れを生じさせる。以下の3つに分類されてきた。
アルカリシリカ反応 (ASR)
アルカリ炭酸塩反応
アルカリシリケート反応
しかし、アルカリ炭酸塩反応およびアルカリシリケート反応は、アルカリシリカ反応の一種であることが判明し、現在ではアルカリシリカ反応のみとなっている。