碱-集料反应（AAR）分为碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应

碱-集料反应（alkali-aggregate reaction）是指混凝土孔溶液中由水泥、含碱外加剂和环境等释放的Na+、K+、OH-与集料中的有害矿物发生具有膨胀性的化学反应，从而导致混凝土膨胀和开裂。按有害矿物的种类不同，AAR可以分为碱-硅酸反应（alkali-silica reaction，简称ASR）和碱-碳酸盐反应（alkali-carbonate reaction）​。

（1）碱-硅酸反应
碱-硅酸反应是混凝土孔溶液中的碱与集料中的活性硅质组分之间的膨胀性化学反应。其过程包括碱溶液扩散到活性组分（物理过程）​、碱与活性组分发生化学反应形成ASR凝胶（化学过程）和产物吸水肿胀（物理过程）​。吸水后膨胀引起混凝土内部膨胀压力，而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱-集料反应的发展，使混凝土内部膨胀压力增大，导致混凝土开裂。
值得注意的是，在AAR研究过程中也曾出现过碱-硅酸盐反应（alkali-silicate reaction）这一分类的争论。该反应的显著特征是：①形成膨胀的岩石属于黏土质岩、千纹岩等层状硅酸盐矿物；②膨胀过程较碱-硅酸反应缓慢得多；③能形成反应环的颗粒非常少；④与膨胀量相比，析出的碱硅凝胶过少。其机理是碱性膨胀岩中，蛭石类矿物的基面间沉积物是可浸出的，在沉积物被浸出后吸水，使基面间距由1nm增加到1.2nm，致使体积膨胀，引起混凝土内部膨胀压力。Tang Mingshu在进行了上百种硅酸盐矿物（包括岛状结构、链状结构、网状结构和层状结构）碱活性研究的基础上，得出结论：碱-硅酸盐反应实质上是碱-硅酸反应，而膨胀的快慢取决于石英的晶体尺寸、晶体缺陷以及微晶石英在岩石中的分布状态。当微晶石英分散分布于其他矿物之中，则Na+、K+、OH-必须通过更长的通道和受到更大的阻力才能到达活性颗粒表面，从而使反应延缓。
近年来，国际上均把碱-硅酸反应与碱-硅酸盐反应统一起来，通称为ASR。

（2）碱-碳酸盐反应
碱-碳酸盐反应（ACR）是指混凝土中的碱与某些碳酸盐矿物发生化学反应引起混凝土的地图状开裂。具有ACR活性的集料主要为泥质白云石质石灰石，一般黏土的质量分数为5%～10%，白云石和石灰石含量大致相等。根据Gillott的研究，白云石的菱形晶体粒径在50μm以下，分散分布于基质之中，基质由微晶方解石和黏土构成，紧密包裹白云石微晶。
在此反应中，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。唐明述对碱-碳酸盐反应进行系统研究后，提出膨胀是由局部化学反应和结晶压引起的理论。即当碱与白云石反应之后，在白云石微晶和基质反应界面之间形成定向排列的水镁石Mg（OH）2晶体，同时还发现裂纹多穿过菱形白云石晶面并与之平行。尽管反应产物的固相体积比反应物固相体积小，但反应产物晶体生长在受限空间内进行，其所产生的结晶压是ACR膨胀的本质，岩石的结构特征尤其是限制空间的尺寸是影响ACR膨胀的关键。在整个碱-集料反应破坏的事例中，大部分是ASR，相对而言ACR要少得多，因而其研究的深度和广度都远不如ASR。在同一结构中，也可能同时存在ASR、ACR破坏。

（3）碱-硅酸反应的鉴别
发生ASR破坏的明显迹象是：混凝土结构表面出现地图状开裂（map-cracking）或特有的龟裂和纵向裂缝，另一种现象是从结构表面剥落（pop-out）​，形成坑穴，显出活性集料的膨胀颗粒。但是，硫酸盐侵蚀、冻融破坏、塑性收缩也会导致混凝土表面出现类似的开裂。要确切诊断混凝土破坏是否由AAR引起，最可靠的方法是钻取混凝土芯样，肉眼或用立体显微镜观察集料周围或内部有无裂缝、反应环和白色胶状泌出物（干燥后为白色粉末）​。一般ASR造成的破坏常会损伤集料颗粒，裂缝多从集料延伸至浆体，有时还能明显观察到集料颗粒裂开或边缘被撕裂。如需进一步确认的话，还可以用偏光显微镜进行薄片分析，并依靠电子显微镜加上能谱分析查看泌出物中有无K、Na、Si元素。除此之外，还可以取出集料进行碱活性测定，目前，鉴定集料碱活性的方法很多，有岩相法、化学法、砂浆棒法、岩石柱体法、混凝土柱法等。另外，水是混凝土发生AAR破坏的必要条件之一，如在潮湿部位出现早期开裂破坏就应怀疑是ASR所致。当然，AAR破坏的判断还应结合混凝土工程所用原材料（如水泥、集料、外加剂）以及周围环境综合加以考虑。

目前，ASR已成为混凝土工程耐久性的全球性灾害问题。反应一旦发生，难以阻止其继续发展并使修补失效，因此被称为混凝土的“癌症”​。碱-集料反应重在预防，主要是使用非活性集料和低碱水泥，当两个条件都不具备时，则必须使用碱-集料反应抑制剂。