从摩天大楼、居民住宅到道路、桥梁,沙子几乎是所有基础设施建设不可或缺的材料。
然而,大多数工业用沙主要来源于河流、湖泊和海岸,这种开采方式在一定程度上破坏了自然河流的环境。
鉴于沙子的消耗如此巨大,而目前西北地区正在进行防沙治沙工作,为何不考虑直接利用沙漠中的沙子来建造房屋呢?
沙漠中的沙子能否作为建材使用?
虽然沙漠蕴藏着无尽的沙砾资源,但这些沙子并不能直接用于建筑。在解释原因之前,我们先了解一下什么是建筑用砂。
建筑用砂主要是指那些细小的石粒,通常来源于江河湖泊中的自然沉积物。
这些沙粒的直径通常在1-3毫米之间,颗粒表面较为粗糙,有利于与其他建材相结合。
此外,这些砂粒不仅包含沙子,还含有石粉、泥土等杂质,正是这些杂质的存在,使得它们能与水泥结合,制成适用于建筑的砂浆或混凝土。
然而,沙漠中的沙子与之不同。沙漠沙,也称为风成沙,是经过数万年甚至数亿年风化形成的,直径一般在0.25-2毫米之间。
这些沙粒主要由云母、石英等矿物质组成,经长期风化后颗粒均匀、表面光滑,几乎不含杂质。
长时间的风吹日晒也使得沙漠沙具有良好的透水性和透气性,以及高温耐受和抗酸碱等特性。
虽然这些特性在其他材料中可能是优点,但在沙子中却成了缺陷。
颗粒均匀和表面光滑导致沙漠沙之间接触面积小,摩擦力低,难以粘结,不易承重,也难以与其他材料结合。
因为沙漠沙的纯净度高、含水量低,它在与水泥混合时不易形成有效的胶结作用,难以形成稳定的水泥浆。
混凝土需要的是高强度和稳定性,它通常由水泥、砂石、水等按比例混合制成,其强度取决于水泥浆与原材料的粘合力。
如果使用沙漠沙替代一般沙子,所得到的水泥浆的强度会大大下降,无法有效粘合沙石,甚至可能无法固化,导致建筑物裂开、坍塌等安全问题。
此外,由于沙漠沙的成分特殊,其中含有较多的氧化钙、氧化镁等碱性物质,这些物质若用于建筑中,可能会腐蚀原材料,形成安全隐患。
沙漠沙是否能够转化为建筑材料?
尽管沙漠沙不能直接用于建筑,但是否有方法将其转化为适用的建筑材料呢?
答案是肯定的。伦敦帝国理工学院的研究团队已经将沙漠沙与特殊粘合剂混合,发明了一种名为Finite的新型建筑材料。
这种材料不仅强度可比肩传统砖石和混凝土,而且还可以自由塑形,保持原有特性。
Finite的一个显著优点是其高强度,能承受高达40兆帕的压力,满足大多数建筑的材料需求。
此外,这种材料完全环保,不会对环境或人体造成影响,还可以在水中重新溶解,实现循环利用,延长使用寿命。
然而,Finite的成本非常高,远高于普通混凝土,且不包括从沙漠运输沙子的成本。
尽管国外的Finite材料还需进一步认证,国内已有研究团队在沙漠砂制砖领域取得了一定成果,并已投入使用。
中建八局使用沙漠沙代替建筑用砂,研发出了新型的绿色低碳沙漠免烧砖,真正实现了就地取材,点石成金。
该团队充分考虑沙漠沙的特点,如颗粒小、缺水等,适应地制定了将其与石粉、水泥等材料复合的策略,采用液压振动成型技术,解决了沙漠砂难以作为建材的问题。
沙漠砂制砖不仅提高了沙漠资源的利用率,还采用了无需烧制的压力成型技术,降低了碳排放,每吨可减少2千克。
这种砖利用就地取材的原则,减少了运输成本。与传统砖相比,每块可节省0.4元,成本降低了30%。
沙漠除了听起来高大上外,其制作过程实际上并不复杂。
将石粉与沙漠砂按比例混合,通过传送带送入强制搅拌机,搅拌时间根据材料混合比例确定。
混合过程中,还可添加适量的水泥、水和其他助剂,如易碎剂或粘结剂,以确保制成的砖具有良好的综合性能。
混合后的材料送入制砖机,使用液压震动成型技术一次成型。
最后,需要对砖体进行晾晒,晾晒时间根据天气和砖体水分含量调整,通常需24小时以上。
这种方法制得的砖具有高强度、良好耐性。
其产品的耐久性能优异,平均抗压强度达到15兆帕左右,能满足沙漠项目的建筑需求。
中建八局的沙漠砂免烧砖不仅实现了因地制宜、低成本和环保建造,还确保了成品的性能安全稳定。已广泛应用于戈壁荒漠地区的建设工程和电缆铺设工程,新疆的多个光伏项目也采用了这种免烧砖。
用沙治沙,成就点沙成金的新伟业!
沙漠覆盖全球陆地面积的20%,其管理和利用一直是许多国家的难题。
随着经济的快速发展,国家大力支持西北地区的发展,如何巧妙地利用和治理沙漠将成为该地区沙漠化治理的关键。
将广袤的沙漠转化为可利用资源,甚至将风积沙转化为建筑材料,开辟一条新的“沙产业”道路,可能成为未来我国征服沙漠、利用自然的新方向。
全球建筑业产生的碳排放量已占全球总量的四分之一,而建筑垃圾中超过三分之二无法再利用,只能焚烧或填埋。
传统的烧砖方法需要大量挖沙,不可避免地破坏江河湖海的生态。按现有速度挖掘,地球上可用的沙子已所剩无几,自然环境难以自我恢复。