当集料的特定组分与混凝土中的碱金属氢氧化物反应时，发生了碱集料反应。存在三种形式的碱集料反应，其中之一是碱氧化硅反应，另两个是碱碳酸盐反应和碱硅酸盐反应。为正确解释碱氧化硅反应，就必须知道碱集料反应的基础知识，还有碱碳酸盐反应、碱氧化硅反应和碱硅酸盐反应的过程。下面简要讨论这三种反应的形式：
（1）碱碳酸盐反应（ACR）。特定白云质岩石观察到的反应，与碱碳酸盐反应相关。反应性的岩石包含有被钙和黏土基质包围的白云石。ACR很罕见，因为易于ACR的岩石由于缺乏强度，通常不适合作为集料。
（2）碱硅酸盐反应。碱硅酸盐反应与ASR相同，例外是这一情况下，反应性组分不是自由的氧化硅，而是硅酸盐组合形式中存在的氧化硅（如绿泥石、蛭石、云母），页硅酸盐仅在细粒时有反应性。页硅酸盐为片状硅酸盐，由Si2 O5的硅酸盐四面体平行片层形成。
（3）碱氧化硅反应。ASR是混凝土孔隙水中的羟基离子与集料中存在的特定形式的氧化硅之间的反应。这一反应产生了一种膨胀性凝胶，可导致混凝土开裂。
水泥的水合，导致了碱性孔隙溶液的形成。这一溶液含有Na+、K+、Ca2+、OH-等。这些物质的数量，依赖于无水水泥中钠和钾的数量。钠和钾的数量对高于氢氧化钙饱和溶液的碱度负责。
图3-12 安山岩为主集料的混凝土，受到ASR影响而开裂的典型模式
氧化硅来自集料，如破碎岩石、砂、玻璃、砾石等。生活垃圾焚烧炉渣中，氧化硅主要是玻璃；而建筑装修垃圾集料中，则可能上述各种形式都有一定比例的存在。氧化硅与孔隙水中对应这些碱金属的氢氧根离子反应。这一反应形成了吸湿性的碱氧化硅凝胶，孔隙水的凝胶抑制，导致其膨胀。由于凝胶的膨胀，混凝土开裂，最终导致其破坏（图3-12）。
为让ASR发生，必须存在三个条件：氧化硅的反应性形式、高的碱度（p H 值高）、足够的水分。(www.xing528.com)
氧化硅的反应性形式来自集料，如玻璃这样的再生集料，是由氧化硅组成的，相对于ASR有强的反应性。砂浆和混凝土中的孔隙溶液，几乎完全地包含了钠、钾和羟基离子，p H 值在13～14的范围内。
碱氧化硅反应基本上为钠或钾的羟基溶液对氧化硅的侵蚀，产生碱硅酸盐凝胶。水分存在于混凝土混合料中，可通过降雨、毛细作用和其他许多途径被混凝土所吸收。混凝土中存在的水分，使得凝胶形成，但凝胶膨胀，还须存在过量的水。可将该反应想象为两步过程：
碱+氧化硅+水分=碱氧化硅凝胶
碱+氧化硅+额外水分=碱氧化硅凝胶的膨胀
凝胶的存在不总是与病害相对应，因此不总是表明破坏性的ASR。不过，凝胶的确有膨胀。
ASR是缓慢的过程，可肉眼观察到，因此，全面破坏的风险很低。ASR主要导致服役能力问题，可加剧其他的破坏机制，如冻融和硫酸盐暴露。没有活性剂，即氧化硅、碱和水分，有害的ASR膨胀就不发生。ASR被表征为一个裂缝网络。ASR典型的指示为网裂（这是混凝土中出现的随机图案），其高级阶段时，为闭合的接缝、剥落的混凝土表面、与／或结构不同部分的相对位移。
ASR开裂使更多的反应剂（如碱）进入混凝土中，增大了ASR 的损伤效应。随着ASR凝胶吸收水分，它在所有方向施加10 MPa或更高均匀的压力。这一压力超过了大多数混凝土的拉伸强度能力。混凝土的拉伸强度，大致为其抗压强度的10%。裂缝只有充分膨胀，才能释放所引发的压力，容纳产生的体积增大。裂缝通常发生在纵向，因为侧向膨胀欠约束。当反应剂被耗尽，或羟基离子浓度很低、反应性氧化硅不再受侵袭时，反应停止。
生活垃圾焚烧炉渣集料被用在道路中时，由于它包含氧化硅、钠、氧、钙等可潜在引发ASR生成的组分，以及固有的碱性环境，可形成ASR凝胶，填充材料中剩余的空隙随后引发膨胀。
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