引子
南希北上,绕树三匝。喝令菜菜子,遂禁天然砂。
什么是天然砂?
根据《中华人民共和国进出口税则(2020年)》和《进出口税则商品及品目注释(2017年)》包括各种天然海沙、湖沙、河沙或碎石砂(即矿物天然分裂为细小的砂粒),但不包括人工(破碎)制得的砂及粉(归入品目25.17或按有关石料归类)。
从一个岩土工程师的角度来看,上述的表达其实是很不准确的。工程上其实没有“沙”的概念,只有砂的说法。粗略的理解,粒径比较小的砂就是大家常见的沙。
《岩土工程勘察规范》中砂土的定义
严格来说,天然的砂土并不是纯净的砂,而往往混合了一些粒径很小的黏土颗粒。根据粒径的大小和占比不同,砂土分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。
如果粒径比砾砂还大,就归为碎石土的一类;如果粒径比粉砂还小,就归为粉土和黏土之流。
砂土是怎样形成的?
地球的外围充满大气,是为大气圈。地球表面的江河湖海,称为水圈。承载水体的岩石和土,统称为岩石圈。
看看,地球也是各种圈子,可谓物以类聚。单田芳老先生有云:人上一百,形形色色(shai shai),也不免有圈子了,那就是人以群分。
火山岩-沉积岩-变质岩的循环往复
三大岩石在风洗雨磨,热胀冷缩之下,往往会风化和崩解,变成小块的岩石堆积体。堆积体在冰川移动和水流作用之下,从山区搬运到遥远的地区,逐渐变成更小的颗粒。
颗粒直径和水流流速的关系曲线
水流速越大,能搬运的颗粒直径越大。所以从上游到下游,如果河流的流速依次减缓,那在中游就会沉积分选良好的河砂,而下游往往是更细的软黏土沉积的地方。宏观来看,沿河诸省都在下游,分布有广泛的软黏土,这与河流的冲积是分不开的。
河砂
河砂与海砂
海砂和河砂类似,也无外乎是水流冲积分选而成的。两者最大的差别,就是海砂中的氯离子含量太高,河砂是形成于淡水环境,氯离子较少。
氯离子的腐蚀性很强,所以海砂在建筑业是严禁使用的。
敦化南路1段海砂屋的地下室屋顶
据台湾媒体报道,在1993年左右,台湾多个建筑因在混凝土材料中滥用海砂,导致大量房屋和公共建筑出现了腐蚀劣化现象,被外界称为“海砂屋”事件。“问题最严重的建筑,在楼龄不到10年之后,屋内天花板钢筋裸露,墙体遭到严重破坏。有些房屋还没开始住,就已经开始劣化。”
石英砂和芯片
除了建筑业的混凝土需要大量的河砂之外,芯片也需要石英砂。
石英砂
石英(SiO2)通过净化工艺得到电子级硅。单晶硅锭切割形成晶圆,然后再剖光、刻制成为芯片。
硅锭和晶圆
禁售天然砂对宝岛的影响
台积电作为全球第一大晶圆代工厂,占了近70%的代工份额,包括从完整的片上系统 (SoC) 到独立的应用处理器 (AP)和蜂窝调制解调器。
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