走进科学
世界真的会用光沙子吗？
沙子是全球建筑的关键资源，但别担心，我们有办法制造更多沙子。
如果你要立刻知道答案，那就是不会，或者至少，我的目标是让你相信世界不会用光沙子。不过事情如果这么简单，我也就不用站在这里讲解了。事实上，深入了解后，我发现很多广泛流传的沙子“事实”其实是错的。
沙子的世界非常复杂，但绝不无聊。这种看似简单的材料影响着我们生活的方方面面。无论是科学还是工程学，背后的知识都很深奥。也许你看到过关于沙子的文章或视频，类似的故事流传甚广。《沙战》(Sand Wars)纪录片掀起了现代讨论的热潮，接着Vince Beiser写了一本关于沙子的优秀书籍《一粒沙中的世界》。其中不少评论都提到，沙子是一个被“忽视”的话题。然而在土木工程领域，沙子是最容易被忽略的材料之一。
沙子究竟是什么？这是个“看了就知道”的东西。按照美国农业部的土壤分类标准，沙子是含有至少85%沙粒的颗粒材料。而根据统一土壤分类系统，沙子的定义涉及颗粒大小。其粒径需要通过4号筛(约5毫米)，但不超过200号筛(约75微米)。这个范围涵盖了大量的不同颗粒，我们可以简单地说，沙子是大小在一定范围内的颗粒材料。
Vince Beiser在书中称沙子为“地球上最重要的固体物质，是现代文明的基础”。我们用沙子制作玻璃、半导体、光纤、滤材等，但最重要的是，它是混凝土的核心成分。而混凝土在现代建筑中无处不在。它不仅廉价耐用，还能制成各种形状。混凝土的原料，如水泥、砂石等，大多是就地取材，运输成本在整体花费中占据很大比例，因此沙子的开采位置与建筑工地的距离直接影响了其经济性。
有趣的是，尽管沙子是不可再生的，但我们可以人工制造。通过将大石块粉碎成小颗粒，我们就能得到符合标准的沙子。相比天然河砂，这种人造沙不仅可以减少环境破坏，还能生产出更强的混凝土。
总结起来，沙子作为混凝土中的关键成分，其形状、大小等特性会影响到混凝土的强度和可操作性。但并不像很多人认为的那样，风化的沙子无法用于混凝土中。实际上，经过合理的配比调整，不同类型的沙子都能找到其在建筑中的用途。
本文译自 Practical Engineering，由 BALI 编辑发布。