一個令人震驚的消息,據CNBC日前報道,全球正面臨沙子短缺,在過去的20年中,全世界沙子的使用量增加了2倍,達到了每年400~500億噸,而沙子的自然產生速度遠遠低于目前的使用增長速度。
早在2019年,聯合國就已經將沙子短缺的危機提上了議程,但目前仍然缺乏可以持續開采的沙子的計劃,未來的人口大量增加以及城市化發展,對沙子的需求將發生爆炸式增長!
沙子是怎麼來的?建筑用砂有什麼要求?
沙或砂都可以,一般就是分割得很細的巖石,尺度在0.0625毫米到2毫米之間,大一點的叫礫(2至64毫米),更細的就叫泥了,簡單的觸感就是揉搓時沙沙的感覺就是沙子,粉末感覺就是泥。
沙子的成分通常都是二氧化硅,通常以石英的形式出現,但成分會因為不同的巖石種類而不一樣,一般都是巖石經過風化或者侵蝕后形成,比如最常見的是河流沖刷石頭形成。一般在海岸或者河道內側是沙子堆積的區域,它容易被水流搬運,流速降低時形成了沙洲或者海灘。
什麼樣的沙才能做建筑用砂
現代建筑中的混凝土中的成分是沙子、水泥和水,根據混凝土要求比例會有所區別,但一般都要求顆粒度小于4.75毫米,建筑用砂的來源有兩種:
天然砂:江河湖海中以石英顆粒為主的沙
機制砂:未風化的巖石通過機械方式破碎后達到建筑用沙規格
機制砂
天然砂除了江河湖海這些區域以外,古河道中也有大量的沙可以取用,所以各位經常會聽到黃河古河道沙被挖掘,導致環境破壞等,因為古河道已經覆蓋泥土并形成植被,挖掘古河道的沙會導致環境災難的發生,比如地下水位降低,地面開裂與大面積植被破壞,造成耕地面積減少等。
機制砂生產過程
為什麼要挖古河道的沙,海灘上沙子不是很多嗎?
我們用的沙子中主要來自河沙,海砂也可以用作建筑,但因為海砂中含有硫化物以及硫酸鹽和氯化鈉等物質,會形成原電池,破壞鋼筋的鈍化膜,造成鋼筋銹蝕,鋼筋和水泥之間形成縫隙,繼而降低強度,加速氧化,最后混凝土開裂、壽命減短,建筑物功能終止。
當然海砂也可以通過水洗降低氯離子含量,只要氯離子含量符合要求(一類沙低于0.01%;二類沙低于0.02%,三類沙低于0.06%)即可用作相應標準的建筑,但這樣操作會大量增加成本,因此很多不法建筑商就會用簡單水洗后(標準至少在淡水中浸泡24-48小時)即用于加工,而且淡水還可能反復使用,根本達不到標準!
使用了這些沙子的建筑,早期是看不出來的,但砸開水泥會發現里面的鋼筋已經銹蝕,久而久之會造成使用壽命降低,建筑物過早退出現役。
海砂含鹽不能用,漠中沙子那麼多,為什麼也不用?
海砂是咸的,要腐蝕鋼筋,大家都可以理解,但全世界那麼多沙漠,一個撒哈拉沙漠的沙子可以讓全球幾百億人時每人有房子住,還要擔心沙子不夠用?
沙漠中的沙子和海砂以及河沙的區別是沙漠沙沒有經過水反復沖刷,所以沙漠沙含堿量很高,會產生什麼后果?稍稍受潮就會泛堿,就是和空氣中的二氧化碳結合形成碳酸鈣,體積膨脹,就是地面變白長白毛,甚至夸張的猶如地面一層毛毛,粉刷的墻皮頂起,也會腐蝕鋼筋,降低強度等。
所以沙漠沙想要用到建筑上,同樣很麻煩,所以身處沙漠中的迪拜,卻要進口建筑用砂,是不是一件非常諷刺的事情,但這沒辦法,沙漠沙不能用。據聯合國公開的數據,阿聯酋在2014年進口了價值4.56億美元的沙石。
2018年3月,倫敦帝國學院的一個小組開發了一種叫做「Finite」的建材,它利用沙漠沙制成混凝土,并且達到和河沙一致的強度,而且「Finite」還能降低二氧化碳的排放,因為現在全球大約有5%的二氧化碳來自于混凝土。