混凝土碱-硅酸反应破坏机理及其进程影响研究进展

苏怀智，杨立夫

(1.河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210098；2.河海大学 水利水电学院，江苏 南京 210098)

1 研究背景

作为目前用量最大的建筑材料，混凝土因其原材料来源广、成本低、制备简便以及防火、防冲刷、适应性强等优点，被广泛应用于高层建筑、桥梁、港口码头、大坝等工程中。在混凝土结构的长期服役过程中，混凝土材料老化与劣化问题，不仅关乎混凝土结构物本身的功能发挥和服役安全，甚至影响整个工程的安危。其中，被称为混凝土“癌症”的碱-骨料反应(Alkali-Aggregate reaction，AAR)病变，一直是世界范围内混凝土耐久性研究的热点问题。AAR是指在一定湿度条件下，混凝土中的活性骨料和孔隙溶液中的碱发生的物理化学反应。在湿度足够的环境下，反应产物会进一步膨胀，使得产物周围内应力增大，导致混凝土膨胀、开裂和力学性能的退化，进而严重威胁结构物长期运行的功能性和安全性[1-3]。AAR按其骨料参与反应的矿物成分不同分为碱-硅酸反应(Alkali-Silica Reaction，ASR)和碱-碳酸反应(Alkali-Carbonate Reaction，ACR)[4]。由于ASR破坏形式较为常见，本文以其作为主要分析研究对象。

ASR的发生需三个必要条件，即适量的活性二氧化硅(主要来源于骨料)、有效碱(主要来源于胶凝材料)和充足的水(主要来源于工作环境)[5-6]。相较其他混凝土结构，水工建筑物具有体积大、服役时间长、工作条件恶劣等特点，大骨料、低水泥用量的水工混凝土因其良好的抗渗、抗气蚀、耐腐蚀等优点，成为水利工程(特别是大型水利工程)中最主要的建筑材料，常用于水工建筑物的挡水坝段、厂房、溢洪道等主体或核心部位。对照ASR发生的三个必要条件可知，骨料含量较多且长期在水中服役的水工混凝土结构，其工作状况为ASR提供了有利的发展环境，因此存在更大的ASR病变风险[7-8]。另一方面，随着有限的非活性骨料不断被开发利用，可开发骨料资源日渐枯竭且日益劣化；并且，非活性骨料存在空间分布不均的特点，考虑到运输成本，一些已建或拟建工程不得已就近选用活性骨料，如丹江口水电站、拉西瓦水电站、锦屏一级水电站等[9-11]。这些工程虽经过大量的安全论证，但尚难高枕无忧。由此可见，预防、诊断与评估ASR病变可能带来的工程隐患和危害，对于保障混凝土工程的安全运行与支持国民经济可持续发展具有重要意义。本文在阐述ASR典型破坏案例的基础上，论述ASR破坏机理研究现状，评述骨料特征、环境因素等对混凝土ASR进程影响方面的研究进展，以期为科学诊断已建和待建工程可能存在的ASR病变、评估其伴随的工程隐患和危害提供参考。

2 混凝土工程碱-硅酸反应典型破坏案例

世界范围内，北美在1940年最早发现ASR，丹麦在1950年代初发现ASR现象；1960年代初期，德国报道了ASR病害案例；1970年代中期，英国开始发现ASR破坏的案例；1980年代，日本和印度相继报道了ASR破坏案例[12-13]。尽管ASR从1940年被发现至今，各国学者开展了大量研究，但其破坏案例仍时有发生。1997年竣工的韩国西海公路(Seohae Highway)，相继在2001和2004年报道因ASR导致混凝土路面出现损坏[14]；英国建于1993年的克拉克顿海防工程(Clacton Coastal Defense Works)消能结构因为ASR出现严重断裂，在2015年全部进行了更换[15]。图1展示了某混凝土重力坝的台阶式溢洪道与库区堤岸挡土墙在ASR作用下的开裂现象[16]；图2展示了南非共和国Idas Valley一级拱坝因ASR引起的相邻坝段在坝顶位置出现的明显相对位移[17]。

图1 某混凝土重力坝溢洪道因ASR出现裂缝[16]

图2 Idas Valley一级拱坝相邻坝段坝顶的相对位移[17]

我国在吴中伟院士、唐明述院士等科研工作者的建议下，自1960年代治淮工程(梅山大坝、佛子岭大坝)与“南水北调”工程(丹江口大坝)开始，吸取了国外ASR破坏工程的经验，注意甄别骨料活性以及控制混凝土中碱含量等相关问题，很大程度降低了ASR破坏的风险。在低碱胶凝材料广泛应用的背景下，一段时间里，我国料场所开采的骨料被认为不存在明显的ASR病害风险。但是，1984年建成的北京三元立交桥，在1989年发现处于潮湿部位的柱、梁结构发生膨胀开裂，在1994年发现盖梁完全开裂，经检验判定为ASR破坏[18]；河北省大黑汀大坝在1990年代出现了由ASR和冻融、冻胀等因素联合作用引发的溢流面混凝土大面积剥蚀破坏和开裂现象[19]。由此可见，ASR并非针对某地区的骨料才出现的混凝土劣化现象，该病害在地域上具有普遍性。我国拥有数量众多的大坝、水闸等涉水工程，其中混凝土结构物是否会发生ASR、是否会引起结构的破坏，值得长期关注。

ASR会导致混凝土出现开裂、材料性能退化、结构整体位移等破坏行为，同时容易诱发或加速钢筋锈蚀、渗漏溶蚀、冻融冻胀、化学侵蚀等其他老化病害[20-22]，若发现不及时、预判不科学、处理不到位，将对结构物的功能发挥和运行安全造成极大危害。例如，ASR和冻融冻胀协同作用下导致了大黑汀大坝溢流面的开裂现象[19]，ASR和硫酸盐侵蚀共同作用诱致了西班牙某混凝土重力坝坝体的开裂破坏(如图3所示)[23]。关于ASR膨胀与钢筋的相互作用方面，谭妮等[24]发现ASR膨胀会导致钢筋-混凝土粘结强度随膨胀出现先增后减的现象，即对于钢筋粘结强度而言，存在“最劣膨胀点”。由于ASR自身的反应与破坏过程本身即非常复杂，与其他混凝土老化病害(如冻融、溶蚀、钢筋锈蚀等)之间的耦合作用更是研究的难点，该方向有待进一步探究。

图3 某混凝土重力坝在ASR和硫酸盐侵蚀下的破坏形态[23]

ASR病害工程的直接经济损失和后期除险加固成本十分巨大。例如，巴西的Moxoto水电站，由于遭受严重的ASR破坏，迫使水轮机发生2 mm位移，导致机组长时间停运，造成巨大经济损失；法国的Chambon坝，由于ASR导致该坝坝体变形、泄洪闸门启闭受阻、渗漏问题严重，于1993年投资2.2亿法郎对该坝进行了为期5年的整治修补；ASR作用下，加拿大的Mactaquac水电站坝体和厂房均出现裂缝和可见变形(如图4所示)，每年需花费超过600万加元来维持其基本正常运行[25]；甚至一些大坝由于ASR造成的破坏和老化严重，不得不进行重建。

图4 Mactaquac水电站下游面和厂房ASR破坏情况[25]

3 混凝土碱-硅酸反应产生及其破坏机理

ASR是一种复杂的物理化学反应，其进程受内外多种因素的影响，进而导致混凝土发生缓慢、长期的破坏行为。经过科研工作者长达数十年的攻关探索，关于ASR演化进程与破坏机理的研究取得了较为丰硕的成果。

3.1 碱-硅酸反应产生机理ASR是指水泥中的碱性氧化物(Na2O、K2O)在一定的湿度条件下与骨料中活性二氧化硅(SiO2)发生的反应。ASR进程可简化为两个阶段。第一阶段是由羟基离子引发的聚合硅氧烷网络破裂产生碱硅酸和硅酸[26]，如下所示：

(1)

式中R表示碱金属离子，如钠和钾离子(Na+和K+)。硅酸产生后立即与其他的羟基离子反应，如下式所示：

(2)

由式(1)和式(2)产生的碱硅酸凝胶，具有无定形和吸湿的特点。

第二阶段是碱硅酸凝胶吸收其附近的自由水，如下所示：

(3)

式中n为水分子的数量。

从硅离子结合、转移的角度出发，可将ASR演化过程描述为：①亚稳态硅溶解；②纳米凝胶硅溶胶的形成；③溶胶凝胶化；④凝胶吸水[6]，即：

(4)

值得注意的是，众多ASR试验均发现，ASR凝胶一般先出现在骨料表面，即在ASR侵害的混凝土试件中，活性骨料周围产生“反应环”现象，如图5所示。

图5 ASR“反应环”显微镜照片[27-28]

ASR在宏观尺度上表现为混凝土试件的膨胀，因此，各国规范均推荐采用测长法，即基于试验经验(与膨胀阈值进行比较)对骨料活性进行分类；然而试件的宏观膨胀无法深度反映ASR的反应机理。ASR往往发生在含活性二氧化硅的骨料中，活性二氧化硅具备特殊的晶体结构，因此，相关规范(如美国规范ASTM C295和我国《水工混凝土试验规程》(SL 352—2018))推荐使用岩相法，即通过电子显微镜观察骨料中矿物晶体的细观结构来判断骨料活性[29-30]，然而岩相法存在一定程度的漏判和误判，目前仅作为辅助诊断方法。随着扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)等仪器的发展，越来越多的学者从微观尺度观察ASR凝胶的结构，进而判断骨料活性及揭示反应机理[31-33]；这些高精度仪器虽然能观察到ASR凝胶产物的微观结构或组成成分，但其研究成果无法对大坝等混凝土结构响应起指导性作用。作为一种复杂的物理化学过程，ASR反应过程在不同尺度上呈现出不同的表征特点，如何从不同尺度综合揭示ASR反应机理，进而建立完备可靠的活性骨料诊断体系仍然是待解决的问题。

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]。

图6 ASR吸水膨胀过程[34]

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。

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(Damage Rating Index，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]

图8 加拿大某桥梁混凝土取芯DRI结果[48]

4 混凝土碱-硅酸反应进程影响因素剖析

作为一种复杂的物理化学反应，ASR进程的影响因素众多，所诱发的混凝土破坏行为是多因子交错的化-力耦合结果。从内部骨料特征和外部环境两个视角，下面重点就骨料活性、骨料粒径、骨料含量与级配以及环境温度和环境相对湿度等因素对ASR进程影响的研究现状予以评述。

4.1 骨料活性对碱-硅酸反应进程的影响混凝土结构在服役过程中是否会遭受ASR破坏以及ASR的具体演化进程，根本上是由骨料中的活性二氧化硅含量及其晶体结构决定的[49-50]。使用快速砂浆棒测长法或者混凝土棱柱体法，根据试件在测试周期内的膨胀值，可将骨料分为活性与非活性骨料。国外已将蛋白石(Opal)[51-52]和来自加拿大的天然岩石Spratt等[6，53]骨料认定为会引起ASR破坏的活性骨料。唐明述[54]、文梓芸[55]、汪在芹等[56]、杨华全等[57]、蔡跃波等[58]、史才军等[59]、钱春香等[60]一大批国内科研工作者相继对我国各地区的骨料进行了系统的碱活性检测，发现许多岩石类型和多种矿物具有潜在碱活性，其中常见的潜在活性骨料包括北京及其周边地区的白云岩、新疆地区的砾石、南京地区的雨花石和长江中下游的燧石等[18]。

虽然根据检测结果，直接选取非活性骨料是预防ASR破坏最根本且最有效的方法，但非活性骨料受空间分布、数量的限制，考虑到运输成本，一些工程项目不得已就近使用一些潜在活性骨料或活性骨料。例如，拉西瓦水电站建设过程中[10，61]，选用的骨料被检测为具有潜在ASR危害的活性骨料。

对于含有活性骨料的结构，一些学者认为活性骨料本身可以作为抑制剂，抑制ASR引起的膨胀和损伤[61-63]。这种抑制措施是基于试验结果，即活性骨料的分布、含量和粒径范围对ASR的膨胀行为有影响，并且具有“最劣粒径”行为。

4.2 活性骨料粒径对碱-硅酸反应进程的影响不同的活性骨料因为组成矿物成分的不同，所引起的ASR膨胀行为存在较大差异[6，50]；另一方面，对于具有相同成分的活性骨料，ASR膨胀行为亦受骨料尺寸的影响[64-65]。通常来说，较小的活性骨料会引起更快的膨胀[66-69]，众多学者用扩散理论解释这种现象[70-71]。在膨胀值方面，一些试验发现，足够小的骨料粒径展示了ASR抑制作用[61-63]。然而，在另一些ASR试验中，非常小的活性骨料甚至引起了显著的膨胀[72]，或者根本未引起膨胀[12]。

大量ASR膨胀试验均观察到“最劣粒径”行为，即最终膨胀随活性骨料粒径的增加而增大，直到粒径达到某一值，然后随着活性骨料粒径的增加而减小[70-71]，如图9(a)所示。值得注意的是，一部分试验也发现，受ASR侵害的砂浆试件呈现出膨胀的“最劣粒径”的同时，试件的抗压强度同样存在“最劣粒径”现象，如图9(b)所示。

图9 ASR膨胀和劣化的“最劣粒径”行为

在采用不同活性骨料的ASR膨胀试验中，最劣粒径的大小存在较大差异。Dunant等[73]发现，对于一种来自瑞士阿尔卑斯山的活性骨料，2 ～ 4 mm的活性骨料产生了最大的膨胀；在French[74]的工作中，4 ～ 10 mm的活性骨料造成了最有害的膨胀；在Ramyar等[69]的实验中，0.25 ～ 0.5 mm和0.5 ～ 1.0 mm分别是两种活性骨料的最劣粒径。然而，并非所有的ASR试验均表征出“最劣粒径”行为[75-76]。活性骨料粒径对ASR膨胀的影响尚未清晰探明，而水工混凝土具有骨料含量多、粒径跨度大的特点，该问题值得更加密切关注。

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[64，79-80]，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14 d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/T 5298—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14 d和28 d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]。

图10 温度对ASR膨胀的影响

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ASR引起的膨胀在变化温度工况下的结构响应，是ASR理论模型研究中的重大挑战。据此，Yang等[109]提出了在ASR模型中同时考虑温度对ASR极限膨胀的正负效应，以期将不同的试验成果推演到结构分析中。

4.5 相对湿度对碱-硅酸反应进程的影响温度对ASR演化过程有着显著推进作用，而足够高的水分含量(或者说相对湿度值)是ASR演化进程中的必要条件。相对湿度是指空气中的水汽压与相同温度下饱和水汽压的比值[110]，其表示了特定温度下的相对水分含量。因此，在前述有关温度对ASR极限膨胀影响可能原因剖析中，有学者认为温度是通过影响混凝土中的水分总含量进而影响ASR极限膨胀[105]。

众多试验结果表明，ASR膨胀将随相对湿度的增加而变大，如图11所示。通常来说，ASR的触发条件要求在21 ℃时混凝土内部相对湿度大于80%[111-112]，当相对湿度小于60% ～ 80%时，ASR将明显减慢甚至停止[2，113-114]。因此，ASR的触发条件中存在“湿度阈值”，其不仅与温度有关，也取决于活性骨料类型[111，115]。Deschenes等[115]发现湿度在较高温度下对ASR膨胀的影响大于在较低温度下的影响。此外，多个ASR试验均表明，当相对湿度大于阈值时，膨胀率和极限膨胀均随着相对湿度的降低而减小[114-116]。

图11 相对湿度对ASR进程的影响[116]

值得注意的是，对龄期足够大的混凝土而言，内部的温度和相对湿度分布主要受外部环境影响；而对于早龄期混凝土，内部的温湿度不仅受环境条件影响，也受内部水泥水化反应的影响。特别是对于大体积混凝土而言，水化反应过程中的放热效应和自干燥影响将持续几年到十几年，从而使得混凝土结构内部呈现明显时空分布的温度场和湿度场，这将加剧ASR损伤的各向异性，因此有必要探明温度、相对湿度和水泥水化反应的耦合作用对ASR进程的影响。

5 展望

ASR作为一种复杂的物理化学反应，建立不同尺度的ASR判识方法，揭示ASR破坏机理，探究骨料特征和环境因素对ASR进程的影响，是实现科学诊断ASR病变的基础与前提。尽管我国在高度重视ASR预防情况下，尚未出现大面积ASR破坏案例，但随着非活性骨料的日益减少以及混凝土种类的不断改进和创新，ASR引起的工程隐患和危害风险将会变大。因此，应加强有关ASR破坏机理及其影响因素的深入、全面探究，尤其在以下几个方面值得进一步探讨，以期为我国混凝土工程长期安全运行提供更加坚实的理论基础和科学依据。

(1)我国石料矿产资源丰富，但存在地区分布不均且地域差异性大的特点，在已有成果的基础上，宜积极推动各地区石料碱活性检测，建立全国矿石碱活性基因数据库，分析活性骨料区域分布特点，从石料资源角度为重大混凝土工程选址提供依据与建议。

(2)对于ASR破坏机理的两种解释，即“吸水膨胀”假说和“渗透压”假说，在科学界尚未达成一致认知，需要进一步开展有关ASR破坏机理的探究，在不同尺度上剖析ASR进程的表征特点，基于不同尺度表征结果综合揭示ASR产生和诱发破坏机理，建立完备可靠的活性骨料诊断体系。

(3)ASR将导致混凝土发生变形、开裂、强度下降等多方面的破坏行为，然而，现行规范主要从变形膨胀角度对ASR病害进行评估分析，有必要从试件膨胀、裂缝数量、材料强度等不同角度对ASR破坏行为进行评估与诊断分析，以建立科学全面的ASR破坏评估方法。

(4)水工混凝土结构因长期与水接触的服役环境，成为ASR病害的主要工程类型，而水工混凝土具有骨料含量多、粒径跨度大的特点，并且随着碾压混凝土、自密实混凝土、堆石混凝土等新型混凝土在水利工程中的应用与发展，ASR病害的表现形式将会更加复杂和多样，因此，需要进一步研究骨料特征对ASR破坏行为的影响。

(5)对ASR膨胀行为的两种截然相反的温度依赖行为，在科学界和工程界尚未达成共识，而大体积混凝土结构内所存在的温湿度明显非线性时空分布特点，这将不仅加剧ASR损伤的各向异性，也使精准预测真实结构中ASR诱致型破坏行为成为ASR数值仿真研究中的重大挑战，为此，应进一步探究温湿度对ASR进程的驱动机理，构建变化环境条件下ASR病害工程的结构响应理论模型。