碱骨料反应（Alkali-Aggregate Reaction，简称AAR）是指混凝土中的碱性细孔溶液与骨料中的活性矿物之间的化学反应。该反应会引起混凝土的不均匀膨胀，导致其开裂破坏。混凝土碱骨料反应一旦发生，目前的技术水平尚无法根治，因此又俗称“混凝土癌症”。自从1940年美国T．E．Stanton提出此问题以来，已经历半个多世纪，现已被世界许多国家认为是造成混凝土工程破坏的重要原因之一。混凝土大坝因碱骨料反应破坏的工程实例有巴西的Moxoto坝、法国的Chambon坝、挪威的Sa-heim坝等，其他行业亦有碱骨料反应破坏的实例。碱骨料反应导致的破坏不仅每次修补或加固费用巨大，而且建筑物还会继续发生破坏。因此，碱骨料反应问题逐渐引起了世界各国的重视。 pinset
我国水利水电行业很早就重视碱骨料反应的预防工作，1953年修建佛子岭水库时，就开始开展混凝土碱活性方面的试验。此后，明文规定凡水利工程混凝土所用骨料，必须根据碱活性检验及论证资料，采用对工程无害的骨料。碱活性试验是骨料料源选择阶段必须开展的试验之一，骨料碱活性程度及其能否被有效抑制也是判定料源是否可行的关键技术指标之一。
一、反应机理
碱骨料反应的实质是液相中的碱与固态活性骨料之间的一种复相反应。混凝土中发生碱骨料反应必须具备以下三个条件：碱性离子（主要指K20、Na20）含量达到或超过一定水平、存在活性骨料并超过一定的数量、要有水分，如果没有水分，反应就会减弱或完全停止。其中碱主要来源于水泥、外加剂等。目前有不少学者对某些类型的骨料在长龄期时释放出的碱进行了研究，发现这种作用尽管很难估计，但也不可忽视。
碱骨料反应通常可分为碱硅酸反应（Alkali-Silica Reaction，简称ASR）和碱碳酸盐反应(Alkali-Carbonate Reaction，简称ACR)两类。其中碱硅酸反应式为：2NaOH+Si02 +nH20Na20·碟形螺母Si02·nH20（碱硅酸凝胶）。碱硅酸凝胶吸水膨胀，体积可以增大3倍，在混凝土中产生膨胀压力和渗透压力，使混凝土开裂破坏。碱硅酸反应的特点是：①混凝土表面产生杂乱无章的网状裂缝；②破坏处的骨料周围出现反应环和反应边；③在裂缝及其附近的孔隙中，有硅酸钠（钾）凝胶，当其失水后可硬化或粉化。
碱碳酸盐反应在1951年由加拿大的Swenson提出，其对应的岩石比较特殊，现在也以加拿大的Kingston黏土质白云岩为典型，其他地区报道较少，对反应机理认识也还不清楚。目
前通常认为碱碳酸盐反应是水泥中的碱与某些碳酸盐骨料，如白云石发生反应引起膨胀，使混凝土开裂破坏。上述脱白云石化循环反应式为
CaMg(CO3二氧化碳制冷)2+2ROHMg(OH)2+CaCO3+R2CO3
R2CO3 +Ca(OH)2文具盒生产过程2ROH+CaCO3
式中：Mg(OH)2：为水镁石，R代表碱（K或Na）。经计算表明，白云石变成水镁石其体积膨胀239%，足以造成混凝土的破坏。碱碳酸盐反应的特点是：①反应膨胀的骨料是碳酸盐岩石，而不是硅质岩石；②反应产生的裂缝膨胀等外部特点与ASR基本相同，裂缝呈花纹形或地图形，但在混凝土的孔隙和反应骨料的边界等处没有凝胶存在，而是碳酸钙、氢氧化钙；③反应边较骨料本身的密度大，与碱硅酸反应边不同。
二、试验方法
目前国内外工程界检验混凝土骨料是否为碱活性骨料的方法，常用的一般可分为三大类，即化学法、岩相结构分析法和测长法。其中，测长法又可细分为很多种试验方法，如砂浆长度法、混凝土棱柱体法等。按试验周期长短则可分为常电厂巡检机器人
规试验法和快速试验法。
通常情况下，骨料的碱活性测试一般先采用岩相结构分析法判定骨料中是否有活性成分，而且能够正确判断原岩中有几种活性成分及其大致含量，但它不能定量地估计活性程度，只有对那些已知活性的矿物，人们才能给出较为正确的判断。因此，岩相结构分析法只能作为一种辅助方法使用。但岩相结构分析法是最基本的判定方法，不应省略，因为它能确定所需进行试验的最恰当顺序，并且有助于正确的解释试验成果，特别是可避免在区别硅质岩和碳酸盐岩石方面出现的混乱状况。常见含碱活性成分的岩石见下表。
岩类 | 岩石名称 | 碱活性成分 |
岩浆岩 | 安山岩、英安岩、流纹岩、凝灰岩、粗面岩、松脂岩、玄武岩 | 酸性—中性火山玻璃 隐晶—微晶石英、鳞石英 |
花岗岩、花岗闪长岩 | 应变石英、微晶石英 |
火山熔岩、火山角砾岩 | 火山玻璃 |
沉积岩 | 硅质岩 | 微晶、隐晶质石英、玉髓、蛋白石、燧石、碧玉、玛瑙 |
石英砂岩 | 微晶石英、应变石英 |
硬砂岩 | 微晶石英、应变石英、喷出岩及火山碎屑岩屑 |
硅藻土 | 蛋白石 |
碧玉 | 玉髓、微晶石英 |
燧石 | 蛋白石、玉髓、微晶石英 |
碳酸盐岩 光线路终端 | 含有粘土质矿物的灰质白云岩或白云质灰岩、硅质岩或硅质白云岩 |
变质岩 | 板岩、千杖岩 | 玉髓、微晶石英 |
片岩、片麻岩 | 微晶石英、应变石英 |
石英岩 | 应变石英 |
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化学法的试验结果只能对骨料的活性程度作一个补充依据，由于各种因素的干扰和方法的局限性，因此这个方法只能对活性较高的骨料做出正确的判断。对于含碳酸盐的骨料或由微晶石英、变形石英所导致的众多慢膨胀骨料，往往使评定结果产生较大的误差。以前，由于化学法能够较快地得出结果，在没有足够的时间进行惯用的混凝土棱柱体或砂浆长度等法试验的情况下，采用化学法作为辅助方法也是比较实DL/T但现在已有很多的快速鉴定法涌现，故化学法有逐渐被淘汰的趋势。但国内部分行业规范，如DL/T 5151-2001《水工混凝土砂石骨料试验规程》中仍然纳入了化学法。
三、预防措施
到目前为止，国际上对碱碳酸盐反应活性尚未到有效的抑制手段，但对于抑制碱硅酸（盐）反应活性可以用多种方法进行抑制。如GB/T 50733-2011《预防混凝土碱骨料反应技术规范》、电力行业标准DL/T 5241-2010《水工混凝土耐久性技术规范》、铁路行业标准TB/T 3054-2002《铁路混凝土工程预防碱一骨料反应技术条件》、针对南水北调工程制定的《预防混凝土工程碱骨料反应技术条例（试行）》等相应的规范和条例均对混凝土碱骨料反应防治措施进行了详细规定。因混凝土碱硅酸反应发生需要同时满足三个必要条件：
①混凝土中的骨料具有碱活性；②混凝土中有一定量的可溶性碱；③具有潮湿的环境或水。因此，抑制碱硅酸反应也需要从上述三方面人手，防止上述三个条件同时成立。针对具体碱活性骨料的抑制措施，必须采用工程实际应用的原材料，通过抑制骨料碱活性有效性检验试验确定。目前预防碱骨料反应的主要措施有：
1．选择非活性骨料
活性骨料是发生碱骨料反应的必要条件之一。我国活性骨料的分布，基本呈现北高南低的规律。在选用骨料之前，应进行骨料碱活性检测，尽量选用非活性骨料，特别对于重要工程，如大坝、桥梁、机场等。但部分工程受到技术、经济等条件限制，不得不选择活性骨料，如我国近期修建的锦屏一级高拱坝和拉西瓦高拱坝，混凝土就不得不采用活性骨料。
2．使用低碱水泥
水泥中的碱是混凝土碱的主要来源，使用低碱水泥和减少水泥用量是降低混凝土总碱量的关键。自20世纪40年代，美国提出水泥含碱量Na2Oep<0.6%为预防碱骨料反应的安全界限以来，虽然有些地区的骨料在含碱量低于0.4%时仍有发生碱骨料反应的危害，但水泥含碱量低于0.6%作为安全界限已被广泛认可。
3．控制混凝土总碱含量
混凝土中的碱来自水泥、外加剂、掺合料、水等原材料。相对而言，控制混凝土碱含量比单独限制水泥碱含量是更有效的预防碱骨料反应的措施。根据资源、环境的具体条件，许多国家都规定了预防碱骨料反应时混凝土中允许的最大碱含量，如南非2. lkg/m³，英国3.0kg/ m³，澳大利亚2.0 kg/ m³，美国3. 3 kg/ m³，日本3.0 kg/ m³。我国的DL/T 5241-2010《水工混凝土耐久性技术规范》则根据水工建筑物级别和所处环境，分别规定了混凝土中的最大碱含量。
4．使用掺合料（或混合材）
粉煤灰、矿渣、硅粉等是各国研究最多的用来抑制ASR的掺合料，硅藻土、高岭土、天然沸石、火山灰等材料也被证明有类似功效。掺合料抑制ASP的机理目前还在不断深入研究，一般认为它除了起到稀释混凝土的碱浓度外，更重要的是通过化学作用降低了混凝土孔隙溶液中的OH浓度，且生成了更能固溶K+、Na+离子的水化产物，减少了用于ASR的有效碱。如南非的Pieterfontein（建于1968年）和Roode Elsburg（建于1968年）拱坝使用了具有碱硅酸反应活性的石英砂岩，由于在水泥中加入了50%和44%的矿渣，1985年和
1986年对坝体进行AAP,专项检验发现还没有遭受ASR影响；国内在建的锦屏一级水电站，因条件限制选择活性砂岩骨料作为大坝混凝土粗骨料，采用低碱中热水泥、掺35%的I级粉煤灰，并控制混凝土总碱量≤1.5kg/ m³。等综合措施以抑制碱骨料反应，经过大量试验论证已表明确有明显的碱活性抑制效果。
5．其他方法
微小气泡的存在可以使碱骨料反应产物嵌进分散的孑L隙中，降低了膨胀压力，从而可减小碱骨料反应所产生的膨胀，因此通过掺加引气剂亦可起到一定的抑制作用；通过掺加锂盐外加剂来抑制碱骨料反应，但目前成本较高，大规模应用还需深入研究。
