公路工程輔導:堿骨料反應的分類和機理

　　1、堿硅酸反應1940年美國加利福尼亞州公路局的斯坦敦，首先發現堿骨料反應，引起世界混凝土工程界的重視，這種反應就是堿酸反應。堿硅酸反應是水泥中的堿與骨料中的活性氧化硅成分反應產生堿硅酸鹽凝膠或稱堿硅凝膠，堿硅凝膠固相體積大于反應前的體積，而且有強烈的吸水性，吸水后膨脹引起混凝土內部膨脹應力；而且堿硅凝膠吸水后進一步促進堿骨料反應的進展，使混凝土內部膨脹應力增大，導致混凝土開裂，發展嚴重的會使混凝土結構崩潰。

　　能與堿發生反應的活性氧化硅礦物有蛋白石，玉髓、鱗石英、方英石、火山玻璃及結晶有缺欠的石英以及微晶、隱晶石英等，而這些活性礦物廣泛存在于多種巖石中，因而迄今為止，世界各國發生的堿骨料反應絕大多數為堿硅酸反應。

　　2、堿碳酸鹽反應1955年加拿大金斯敦城人行路面發生大面積開裂，懷疑是堿骨料反應，用美國ASTM標準的砂漿棒法和化學法試驗，屬于非活性骨料。后經研究，斯文森于1957年提出一種與堿硅酸反應不同的堿骨料反應—堿碳酸鹽反應。

　　一般的碳酸巖—石灰石和白云石是非活性的，只有象加大金斯敦這種泥質石灰質白云石，才發生堿碳酸鹽反應。

　　堿碳酸鹽反應的基理與堿硅反應完全不同，在泥質石灰質白云石中含粘土和方解石較多，堿與這種碳酸鈣鎂反應時，將其中白云石（MgCO3）轉化為水石Mg（OH）2，水鎂石晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹，引起混凝土內部應力，導致混凝土開裂。

　　堿碳酸鹽反應在斯文森提出后，在美國的印地安納，弗吉尼亞、衣華達等州和其它國家也發現有這種類型的反應，近幾年在我國的山東省和山西省也發現有過這種類型的反應。

　　3、堿硅酸鹽反應1965年基洛物對加拿大的諾發，斯科提亞地方的混凝土膨脹開裂進行研究發現：

　�。�1）形成膨脹巖石屬于粘土質巖、千枚巖等層狀硅酸鹽礦物；

　�。�2）膨脹過程較堿硅酸反應緩慢得多；

　�。�3）能形成反應環的顆粒非常少；

　�。�4）與膨脹量相比析出的堿硅膠過少。

　　又進一步研究，發現諾發。斯科提亞地方的堿性膨脹巖中，蛭石類礦物的基面間沉積物是可浸出的，在沉積物被浸出后吸水，使基面間距由10A°增大到12A°致使體積膨脹，引起混凝土內部膨脹應力；因此認為這類堿骨料反應與傳統的堿硅酸反應不同，并命名為堿硅酸鹽反應。對此，國際學術界有爭論。我國學者唐明述對此也進行研究，他從全國各地收信了上百種礦物及巖石樣品，從礦物和巖石學角度詳細研究了其堿活性程度。研究表明，所有層狀結構的硅酸鹽礦物如葉蠟石、蛇紋巖、伊里石、綠泥石、云母、滑石、高嶺石、蛭石等均不具堿活性，有少數發生堿膨脹的，經仔細研究，其中均含有玉髓、微晶石英等含活性氧化硅性氧化硅礦物，從而證明這仍屬于堿硅酸反應。這一結論與基洛特起初發現的四個特點也并不矛盾。這個研究報告在第8屆國際堿骨料反應學術會議上發表后，得到許多知名學者的贊同。但由于這種反應膨脹進程緩慢，用常規檢驗堿硅酸反應的方法無法判斷其活性；因此，在進行骨料活性和堿骨料反應膨脹檢驗時，還必須與一般堿硅酸反類型有所區別。