Page 123 - 2022年第53卷第11期

图 ９ ＡＳＲ膨胀和劣化的 “最劣粒径” 行为

４．３ 活性骨料含量与级配对碱－ 硅酸反应进程的影响 通常来说，混凝土试件的 ＡＳＲ膨胀率将随着活
性骨料含量的减少而降低。然而，一些 ＡＳＲ试验也发现部分骨料呈现出 “最劣含量” 现象 ［６４，７９］ ，即
膨胀率随着活性骨料含量的增加而增加，直到达到最大值，然后对于更高的活性骨料含量，ＡＳＲ膨胀
率随活性骨料含量的增加而减小。是否发生 “最劣含量” 行为，不仅取决于骨料类型，还取决于可用
［６４，７９ － ８０］
碱含量 ［６］ 。例如，对于一种展示了 “最劣含量” 现象的活性骨料，如 Ｆｌｉｎｔ和 Ｏｐａｌ ，当活性骨
料含量超过 “最劣含量” 时，试件膨胀降低的原因被解释为活性二氧化硅的过剩，导致在混凝土完全
硬化前，孔溶液中存在的碱离子被大量的二氧化硅消耗或中和 ［６，８１ － ８２］ 。这能较好地解释 Ｆｌｉｎｔ在不同文
献中会呈现 ［７９］ 或不呈现 “最劣含量” 行为 ［８３］ 。
骨料粒径分布是混凝土的基本特征，也是混凝土呈现出各向异性的重要原因，其影响了混凝土的
渗透性 ［８４ － ８５］ 、孔隙率 ［８６］ 、抗压强度和抗拉强度 ［８７ － ８８］ 等众多性能。混凝土渗透性和孔隙率亦间接影响
ＡＳＲ进程 ［８９］ 。相关 试 验 发 现，混 凝 土 中 粗 骨 料 的 级 配 影 响 着 ＡＳＲ的 膨 胀 过 程 ［９０］ 。随 着 碾 压 混 凝
土 ［９１］ 、自密实混凝土 ［９２］ 、堆石混凝土 ［９３］ 等新型混凝土在水利工程中的应用与发展，混凝土中骨料级
配呈现出多样性，当这些混凝土使用了活性骨料时，ＡＳＲ病害的表征形式将会更加复杂和多样，值得
进一步研究。
４．４ 温度对碱－ 硅酸反应进程的影响 在含活性骨料的混凝土中，环境因素对 ＡＳＲ进程具有显著的驱
动作用。从 ＡＳＲ试验结果可知，温度对膨胀速率和极限膨胀值均有影响。由于温度对 ＡＳＲ进程中化
学反应的促进作用，更高的温度将加快 ＡＳＲ膨胀速率，该促进作用已被应用到 ＡＳＲ加速试验中。例
如，在美国活性骨料快速砂浆棒法评估规范 ＡＳＴＭ Ｃ１２６０中，建议通过将温度提高到 ８０℃来加速 ＡＳＲ
过程，这样含活性骨料的砂浆棒试件在 １４ｄ内即会呈现明显的膨胀值。我国的 《水工混凝土抑制碱 －
骨料反应技术规范》 （ＤＬ?Ｔ５２９８—２０１３）中，同样推荐使用快速砂浆棒测长法，在 ８０℃环境下养护砂
浆棒，以其 １４ｄ和 ２８ｄ的膨胀率作为骨料碱活性的判断指标之一。
值得特别关注的是，温度对 ＡＳＲ极限膨胀的影响更加复杂。一些试验数据表明，较高的温度将引
起较大的极限膨胀 ［９４ － ９６］ ，如图 １０（ａ）所示；与此相反的是，一些试验发现，当温度从 ３８℃上升到 ６０℃
时，将导致 ＡＳＲ极限膨胀率减小 ［９７ － ９８］ ，如图 １０（ｂ）中 Ｓｐｒａｔｔ骨料。众多学者研究了在较高温度下 ＡＳＲ
极限膨胀降低 的影 响机制，并 提出 了如下 可能的 原 因：① 在 较 高 温 度 下 混 凝 土 中 碱 离 子 析 出 量 增
加 ［９７，９９ － １００］ ；②在较高温度下干缩应变增加 ［９７ － ９８］ ；③混凝土?砂浆在较高温度下孔隙率增加 ［９９，１０１ － １０３］ ；
④在较高温度下 ＡＳＲ凝胶的黏度下降使得凝胶更容易进入周围的孔结构中而减少了膨胀应力 ［１０４］ 。另
一方面，对温度升高引起的 ＡＳＲ极限膨胀增加的解释包括：①在较高温度下，混凝土内部相对湿度增
加，使得试件中存在更多的水分驱动 ＡＳＲ ［１０５］ ；②在较高温度下试件中裂缝增加 ［１０６］ ；③更高的温度促
进了骨料中硅酸物质的溶解 ［１０７］ ；④更高的温度加剧了碱离子对活性骨料的侵蚀 ［１０８］ 。
可以发现，一部分解释与混凝土性能的温度依赖性有关，比如碱析出、干缩和孔隙率；一部分解
释与骨料或者 ＡＳＲ凝胶的温度依赖行为相关，包括 ＡＳＲ凝胶的黏性、ＡＳＲ反应活性和骨料侵蚀。目
前为止，对于上述因素对 ＡＳＲ温度依赖性的影响机制，在科学界尚未达成共识。精准预测真实结构中

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