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３．２ 碱－ 硅酸反应诱发破坏机理 关于 ＡＳＲ引起混凝土膨胀开裂的机理，虽然自 ＡＳＲ被发现以来，
经过数十年的研究探索，但尚未得到统一有效的解释与证实。目前为止，关于 ＡＳＲ膨胀的机理，学术
界较主流的两种假说是 “吸水膨胀” 假说和 “渗透压” 假说。
“吸水膨胀” 假说认为，ＡＳＲ反应产物作为一种多孔疏松凝胶材料，具有较强的亲水?吸水性，在
形成后将吸收孔溶液中的游离水，继而发生体积膨胀，最终导致混凝土体积膨胀及开裂，如图 ６所
示。由于 ＡＳＲ反应过程相当缓慢，一般要经过几年到几十年才表现出明显的破坏现象 ［３４］ ，因此，对
ＡＳＲ凝胶吸水过程的动态捕捉具有较大的试验难度。然而，从 ＡＳＲ反应必须在充足的水环境中才能进
行、试件质量呈现出与 ＡＳＲ膨胀相似的增长过程以及 ＡＳＲ凝胶亲水性的特征，自 ＡＳＲ被发现以来，
“吸水膨胀” 假说被大部分学者所认同 ［３５ － ３７］ 。
另一方面，部分学者认为 ＡＳＲ膨胀力的直接原因是渗透压 ［２８，３４，３８ － ３９］ ，即 ＡＳＲ凝胶反应环作为一
层半渗透膜，允许碱离子渗透到骨料中，但阻止反应产生的水合碱硅酸盐挤出骨料外；与此同时，随
着 ＡＳＲ反应进程的推进，ＡＳＲ凝胶内外溶液中的离子浓度越来越高，内外体系的液相化学势能差越来
越大，从而导致凝胶内外渗透压不断增加，引起的膨胀力逐渐累积，最终引起反应环、骨料或者砂浆
的开裂。值得注意的是，近两年有学者指出，ＡＳＲ凝胶吸水可能不是导致水泥基材料膨胀的直接原
因 ［４０ － ４１］ ，这引起学术界关于 ＡＳＲ膨胀机理新一轮的讨论。

图 ６ ＡＳＲ吸水膨胀过程 ［３４］

ＡＳＲ危害的具体表现为：①混凝土表面产生杂乱的网状裂缝 ［４２］ ，如图 ７（ａ）所示；②结构发生整
体或局部变形 ［４２］ ，如图 ７（ｂ）所示；③混凝土强度下降 ［４３ － ４４］ 。现有规范主要从试件膨胀值的角度诊断
骨料活性，并将其作为量化 ＡＳＲ损伤?危害程度的指标。然而，Ｙａｎｇ等 ［４５］ 指出，混凝土在 ＡＳＲ病害
作用下，其强度损失与开裂形态相关而与宏观膨胀量无直接关系。因此，单以膨胀量一个指标无法全
面有效地评估 ＡＳＲ病变的损伤程度。部分学者通过电子显微镜和数字成像技术，观察 ＡＳＲ影响下试
件的断 面， 通 过 统 计 该 断 面 内 不 同 类 型 裂 缝 的 数 量， 提 出 损 伤 等 级 指 标 （ＤａｍａｇｅＲａｔｉｎｇＩｎｄｅｘ，
ＤＲＩ） ［４６ － ４８］ ，以此量化 ＡＳＲ损伤程度（如图 ８所示）。由于 ＡＳＲ将导致混凝土试件发生变形、开裂、强
度下降等多方面的破坏行为，因此有必要从不同角度对 ＡＳＲ破坏行为进行评估与诊断分析，进而建立
科学全面的 ＡＳＲ损伤评估方法。

图 ７ 捷克共和国某混凝土桥梁 ＡＳＲ影响现场观察 ［４２］

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