导语：世界有30%的沙漠，为何沙子资源告急？中国每年消耗200亿吨

最近CNBC的一篇报道指出，世界上出现了沙子短缺的危机，虽说沙子的数量十分丰富，但是事实上沙子是世界上消耗第二多的材料，第一名的是水。全球每年光建筑领域就需要花费超过400亿吨的沙子，仅中国每年就要消耗200亿吨沙子。沙子不光被运用在建筑领域，玻璃生产、芯片制造都需要沙子作为原材料。

可是我们为什么会缺沙子呢？沙子不是遍地都是吗？全球的沙漠面积占到全球面积的30.3%，这些沙子为什么不能用呢？

沙漠中的沙子为什‍么不能用‍

一般用于建筑工程的沙子，都是用的是河沙、湖沙、山沙，沙漠中的沙子不能用于建筑领域。虽然它们的成分是相同的，主要成分都是二氧化硅，但沙漠中的沙子之所以不能用于建筑，是有很多原因的。

首先，沙漠中的沙子富含碱性，容易和建材中的其他物质发生反应，还会腐蚀建筑中的金属结构，从而威胁到建筑物的安全。

第二，沙漠中的沙子不能用来建筑，还有一个原因就是沙漠中的沙子有害物质过多，河沙中的有害物质会随着流水的运动和沉积，被带离沙子。而沙漠中的沙子则因为沙漠稀缺降水，无法将沙子中的有害物质清理出去，沙漠中的沙子不能直接用于玻璃、芯片的制作也是因为这个原因。

第三，沙漠中的沙子由于常年的风化作用，沙子的颗粒相比较于河沙来说更加的细，而且也更加的圆，使用沙漠中的沙子混合出来的砂浆，它的黏合性就没有那么强，用这种砂浆建房屋也会使房屋变得危险。

就算在未来建筑技术革新，沙漠中的沙子能够用来建筑房屋了，但是在实际的工程作业过程中还要考虑一个问题，那就是运输成本的问题。一般有大量沙子需求的建筑业，都在发达地区或者城市之中，而沙漠一般都会远离这些地方分布，将沙漠中的沙子运输到这些地方，运输成本远高于就地取材的河沙或者湖沙。

海中的沙子为什么不能用？‍

既然沙漠中的沙子不能用，那海里的沙子为什么也不能用呢？海中的沙子也有和沙漠中的沙子类似的原因。因为海砂中含有天然的盐分，天然的盐分会对建筑物造成腐蚀。海中的沙子也和沙漠中的沙子一样更细更圆滑，粘合力不够强，它的抗压性也不过关。同时海中沙子的盐分也会吸水，从而影响建筑整体结构的稳定性。

海砂开采出来，不能直接用于建筑上，需要经过一系列特殊处理才能使用。但是这也会导致建筑生产的成本增高，不是一条长久之计。

什么样的沙子能用于建筑‍

沙漠中的沙子不能用，海里的沙子不能用，那到底什么样的沙子才能使用呢？建筑过程的中沙子一般分为人工砂和天然砂。经过自然演化和运动形成的，颗粒直径5mm以下的岩石颗粒，就被称为天然砂。不经过自然运动，而是通过机械等人工手段形成的砂子就被称为人工砂。

建筑工程一般多采用河沙，现代建筑最重要的一个原料混凝土，它的成分就是沙子、水泥和水。对于沙子有一定的要求，要求它的颗粒要小于4.75毫米。

图为建筑用沙

沙子是怎样形成的‍

沙子是由岩石受到风化作用之后的形成的碎片，质量小的碎片经过沉积形成了土壤，相比较质量中等的碎片随着风速或者水的流速变缓而沉积下来变成了沙子。沙子的成分也是根据岩石的种类不同而变化，但通常都是二氧化硅，这是沙子的形成原理。沙子虽然是一种可再生资源但是其实它的再生速度十分缓慢。沙子一般分为天然砂和人工砂，天然砂是经过岩石风化所形成的，而人工砂一般都是由人类通过机械等手段制作而成的，需要额外的工艺，品质也不如天然沙。岩石风化形成沙子的速度是十分缓慢的，沙子再生的速度永远赶不上人类使用的速度，随着城市化进程的不断加快，对于沙子的需求量还会不断增加。

图为沙丘的形成过程

沙子短缺的解决方式‍

沙子资源出现短缺，但是人类又不可能不用沙子，那么如何解决这一问题呢？

治理沙子短缺问题的第一步就是建立数据模型，现在世界上的沙子贸易缺乏一个准确的数据，无法根据各地的现实情况，进行沙子资源的管理。

1、人工制砂

现在比较主流的方式就是人工制砂，也就是制作前文中提到的机制砂。伴随着技术进步的不断发展，其实制砂的技术也在不断进步。使用机械制砂的方式，极大缩短了沙子的形成过程，毕竟岩石变成天然沙子的过程太过缓慢了，而且机制砂的原料不光可以使用岩石，也可以用矿物废渣，废弃的鹅卵石，煤矸石，建筑垃圾，都可以用来制砂。之前不采用机制砂进行建筑生产是因为技术还不够成熟，机制砂的品质不够高，但随着技术不断成熟，开发出干式制砂法和湿式制砂法，就能够很好地解决品质不足的这个问题。

图为制砂机

2、建筑垃圾再利用

解决沙子短缺还有一个方式就是将建筑垃圾回收再利用，中国每年都会产生大量的建筑垃圾，但是我国建筑垃圾的回收率却不到10%，远低于欧美发达国家的90%回收率，如果能将建筑垃圾的回收率提高上来的话，也会解决建筑行业资源短缺的问题。

3、寻找替代材料

既然沙子是一种再生缓慢的自然资源，我们再怎么节约使用，都会有再次枯竭的一天，我们要在资源还没有枯竭的时候寻找开发新的替代材料，这才是长久之计。例如全球知名的运动品牌nike，就开发了一种材料叫做nike Grind，这是一种由回收而来的垃圾制作的材料，这种材料不光用于鞋类产品的制作，还可以用来制作球场、跑道。这种材料虽然离替代沙子还有很远的距离，但是通过这一方式证明了开发新材料运用到建筑领域的可行性。

图为用nike Grind建造的球场

4、改进建筑技术

沙漠中的沙子通常是不能用于建筑生产中，但是中国通过改进技术，变废为宝，让原本不能使用的沙漠沙有了用武之地。天津大港油田集团在尼泊尔进行油田开发的工程中，当地全是沙漠沙，没有其他的建筑材料。于是天津大港油田集团的工作人员经过研究提出了一个可行方案，首先将沙漠细沙进行筛选，得到满足条件的成品沙，再将成品砂和水泥混合得到强度足够的砂浆块，把砂浆块进行处理得到人工骨料，最终将人工骨料、水泥、成品沙、高效减水剂进行配比，最终形成特制的混凝土。这一技术的开发成功，对于沙子资源的利用提供了思路。

图为特制混凝土的结构

沙子资源未来我们还不知道，在未来资源短缺无法避免的问题，我们已经做好迎接挑战的准备

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