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第10版:科技服务·科普
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北碚区科协开展“中医科普”志愿服务活动
为何沙漠里的沙子不能用?
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2020 年 09 月 15 日 星期 放大 缩小 默认  
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为何沙漠里的沙子不能用?

  你知道吗?现在沙子是世界上除水以外消耗最多的自然资源。每年大约有500亿吨的沙石被开采使用,这是石油开采量的10倍。尽管全球沙漠化严重,从撒哈拉到戈壁沙漠,再到绵延十几万公里的海岸线,似乎沙子无处不在,但是它已经成为全球最稀缺的资源之一。那么,为什么世界上那么多沙子,我们只开采江河里的沙子呢?

  沙子的用途有多广?

  尽管沙子看起来微不足道,但它却是我们生活中至关重要的组成部分,是构建现代城市的主要原料。

  我们居住的房子、写字楼、购物中心的混凝土,以及现在柏油路上的沥青,大部分都是用沙子和砾石粘在一起的。我们的每扇窗户、挡风玻璃和智能手机屏幕,甚至连现代高科技产品的硅芯片,都是由融化的沙子制成的。

  自20世纪50年代以来,生活在城市的人口数量增加了四倍多,现在已经超过42亿人生活在城市。为解决如此庞大数目人口的衣食住行,造房修路必不可少,这需要大量的沙子。

  如果只是这样,沙子可能还能勉强够用,但是沙子不仅被用于建筑和基础设施,而且越来越多地被用于建造我们脚下的土地。香港就是个典型例子,因为香港的人均用地面积太少了,所以只能通过填海技术来补充用地面积,填海需要大量的沙子。

  为何不从沙漠里运沙子?

  全球的沙子并不稀缺,问题在于我们使用的是哪种沙子。沙漠里,海岸线都有沙子,但是不同的形成因素,导致形成的沙子也不同。

  沙子按粒度可分为粗、中、细三种类型。这些组分的确定很重要,因为它们影响沙子作为铺装层的塑性、强度和承载能力等工程特性。决定沙子形状的是大自然的风或水,沙漠中的沙子主要是通过风化得到,这导致沙子的形状是光滑的圆形颗粒。沙漠中的沙子是在干燥的环境中形成的,碱含量过高,这是最致命的缺点。另外,沙漠中的沙子具有开放的结构,沙粒之间几乎没有互锁现象。如果这些沙子保持干燥,是可以给建筑物提供不错的承重能力,但如果沙子变湿,建筑物就会变软,就会断裂和倒塌。

  最重要的是,沙漠的沙子开采成本也较高,所以我们对沙漠的开采相对较少,无论是人工成本还是开采成本都远远高于普通地区,还有开采运输成本,内地可就近取货,而沙漠往往都离建筑工地很远,运输成本太高。

  还有一个重要原因就是应用技术限制,目前沙漠里的沙是不能直接用作建筑材料的,需要二次加工,这跟建筑工地用的砂浆里的沙子,还是有很大的差别。建筑材料用的沙子颗粒直径比较大,一般在1~3毫米。沙漠里的沙子直径很小,一般在0.25毫米以下。体积如此之小的圆形颗粒的沙子表面光滑,因此它们的表面不能提供足够多化学反应。沙漠里的沙子中黏土的含量通常比较高,如果用于混凝土的话,这些黏土成分会极大地降低混凝土的强度,浆体会发生滑移。而作为建筑材料的沙子里面含有的黏土成分很低,可以直接用于砂浆或浇筑混凝土。准确地说,沙漠里的沙子是不能直接当建材用的。

  (本报综合)

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