【揭秘混凝土】第57篇：碱-碳酸盐反应机理（ACR）

   碱-碳酸盐反应（ACR）是碱骨料反应的一个重要的类型，它是指混凝土中的碱性物质与某些碳酸盐矿物产生化学反应引起混凝土表面的地图状开裂。具有ACR活性的骨料主要是粘土质白云石质石灰石，其中粘土大约占5%--20%，白云石和石灰石含量大致相同。

    碱-碳酸盐反应（ACR）机理与碱-硅反应（ASR）机理完全不同，ACR是孔溶液中的碱性成分（K ，Na ）与骨料中的白云石[CaMg(CO₃)₂]之间的反应，反应方程式为：

           CaMg(CO₃)₂ 2NaOH====Mg(OH)₂ CaCO₃ Na₂CO₃ （1）

           Na₂CO₃ Ca(OH)₂====2NaOH CaCO₃ （2）

    式中的Na 也可以转换作K 。这一反应不是发生在骨料颗粒与水泥浆的结合面，而是发生在骨料颗粒的内部，水镁石Mg(OH)₂晶体排列的压力和粘土吸水膨胀，引起混凝土内部产生应力，导致混凝土开裂。

    反应式（1）称为去白云化反应；反应式（2）表示去白云化生产的Na₂CO₃与水泥浆中Ca(OH)₂反应，使碱再生而致去白云化反应继续进行，直到碱活性白云石被消耗殆尽为止。

    在反应中，反应物的固相体积大于反应产物的固相体积，因此反应本身不可能引起膨胀。但白云石晶体中包裹有干燥的粘土，上述的去白云化反应使菱形白云石晶体遭受破坏，从而使粘土暴露出来造成能够吸水膨胀的条件。所以去白云化是膨胀的前提条件，而干燥的粘土吸水是膨胀的本质。

    碱-碳酸盐反应（ACR）的特征是反应发展迅速，骨料周围界面处无凝胶，而有碳酸钙、氢氧化钙和水化硫铝酸钙存在。

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