アルカリ骨材反応

アルカリ骨材反応は、コンクリート中のアルカリ溶液と骨材中の反応性物質が反応する現象であり、反応生成物が膨張することによってコンクリートを変形させたりひび割れを生じさせたりします。

アルカリ骨材反応には、アルカリシリカ反応、アルカリシリケート反応、アルカリ炭酸塩反応の３種類があり、アルカリシリカ反応がアルカリ骨材反応のほとんどを占めています。コンクリートにひび割れが発生すると水分がひび割れから浸入しやすくなり、反応が加速されます。一般に、この反応は、乾湿繰り返し、大きな温度変化および強アルカリ性条件等の条件が加わることによって促進されます。アルカリ骨材反応によるひび割れは方向性がないのが特徴であり、亀甲状のひび割れと表現されることもあります。しかし、ひび割れの発生は配筋の状態や内部応力の状態の影響を受けるので、ひび割れの状況だけでアルカリ骨材反応がその原因であると判断することはできません。

アルカリシリカ反応を生じる可能性のある骨材中の鉱物としては、シリカ質鉱物（石英、クリストパライト、トリジマイト､オパール）、ガラス（火山ガラス）、シリケート鉱物（雲母､粘土鉱物）などが挙げられます。コンクリートは強アルカリ性であり、コンクリート中の鉄筋は表面が酸化被膜に覆われて一般には非常に安定した状態ですが、亀裂が生成することにより、水ばかりではなく、酸素や二酸化炭素、塩分等も侵入するので、亀裂は鉄筋の腐食につながります。従来、コンクリート骨材としては、川砂利が使用されており、アルカリ骨材反応が問題となることはありませんでしたが、川砂利の不足に伴って、急激に砕石が利用されるようになってから、コンクリート構造物の劣化現象としてアルカリ骨材反応が問題化しています。

アルカリ骨材反応は、骨材の種類が第一原因と考えられていますが、骨材の種類以外にも骨材の粒度、水セメント比、セメント中のアルカリ性分含有量、海砂の利用による塩分等が起因するといわれています。また、減水剤による塩分も反応を促進させる原因であるという意見もあります。

防止対策としては、

骨材のシリカ湧出試験を行ない、有害と判定される骨材は使用しない、
アルカリ含有量の少ないセメントを使用する（低アルカリ形ポルトランドセメント、高炉セメントあるいはフライアッシュセメントなどの混合セメント）、
海砂からの塩分の混入を避ける、

等が考えられます。特に、塩化ナトリウムを用いた融氷材に暴露されるような構造物や海水、海塩粒子の飛散を受ける構造物の施工に際しては、特に防止対策に留意する必要があります。また、施工時の凍結や締め固め不足、水分の多いことによる乾燥収縮など、初期欠陥を伴うような施工を行なわないことが重要です。

すでに被害が発生している場合の補修方法は確立されているとはいえませんが、水の遮断によって膨張が抑制されることから、コンクリート表面のコーティングにより防水し、反応を抑制することが重要であるといわれています。防水剤の主な機能は外部からの水分遮断と内部水の排除ですがが、シラン、シリコン系材料がそのような機能を有するとの試験結果があります。