科学观世界 2020-09-08
我们知道，混凝土的配方主要为水泥、水和沙子，沙子在凝结后的混凝土中起着骨架作用，适量沙子的加入能够增加混凝土的强度，一般情况下，这些混凝土中所含的细砂集料约占混凝土中质量的25%。目前全世界向混凝土中加入的沙子基本都是河砂，因此对于河砂的消耗量非常巨大，目前全世界的河砂已经出现了供不应求的现象。
如果人类大量开采河沙，会对生态环境造成严重的破坏。河床的沉积物是河流经过上万年甚至上百万年形成的稳定状态，如果随意开采这些沙石，将会对该平衡造成破坏，例如将会改变河流的原有运行规律，导致河流改道，冲刷堤坝，导致水土流失造成地面垮塌，因此现在国家对于河砂的开采有着严格的管理。
那么，沙子不止有河沙一种，其它沙子可以吗？比如沙漠砂，海砂等，这些问题其实已经有很多科研人员正在进行研究，相比于河沙来说，例如沙漠砂我们甚至可以用取之不尽，用之不竭来形容，我国新疆沙漠的面积就大约占新疆总面积的26%，而世界上最大的撒哈拉沙漠就有近900万平方公里，仅比我国国土面积小几十万平方公里，如果能够利用好沙漠砂，那么我们将不需要愁没有建筑原材料了。
沙漠砂的形成主要是岩石风化形成的，砂石的颗粒半径都较小，因此在混凝土中，很难起作为骨架的作用，一般建筑所使用的沙子都为粗砂、中砂，粒径大约在2mm到4mm左右，而我国我国部分沙漠的沙漠砂平均粒径约为0.2mm左右，这将严重限制了这些沙子的使用，粒径过于细小的沙粒吸水性较强，还会影响水泥的固化。
另外，沙漠砂中的杂质较多，河沙的主要成分为石英等硅酸盐类无机化合物，而沙漠在以前，一般都是被绿植覆盖的区域，因此，在沙中会存在着一定的黏土以及有机物杂质，这些物质强度较低，在掺入水泥中后无法经受住高强度的压力，同时这些物质会导致沙石和混凝土的接触界面处粘结不牢固，易脱落导致强度降低。
最后沙漠中的盐碱度高，与河砂不同，河砂由于常年被河水冲刷，基本上河砂中含有的可溶性盐碱都已经被溶解带走，而沙漠中常年干旱，砂石中含有大量的可能性盐及碱类物质，在使用这些砂石加入混凝土中将会溶解出部分离子，而这些离子很有可能会对混凝土本身以及内部的钢筋造成腐蚀，并且这种行为是一个时间非常漫长的过程，因此对于科研人员来说，这些长期的影响还有待进一步观察，在还没有足够充足的数据情况下，人们还不能直接使用。
针对目前这种河砂产量不足的情况下，人们正在考虑使用其它产品进行部分替代河砂，从而减少河砂的用量。例如人们开始考虑碎石、工业矿渣和废料作为混凝土骨料，对于沙漠砂，由于各地区沙漠砂均具有粒径极细、吸水率高、具有轻微腐蚀性的特性，导致纯沙漠砂混凝土存在抗压强度、坍落度均偏低等问题。因此，希望在未来，人们在这方面的研究能够有所突破，将沙漠砂变废为宝。
参考资料
张国学.沙漠砂对水泥砂浆和混凝土性能的影响
《Nature》Time is running out for sand
《沙漠砂混凝土资源化利用研究进展》
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