知乎用户，言忠信，行笃敬。 阅读原文 这需要从沙子（在专业领域内或写作「砂子」）在建造工程中的应用和功能讲起。 砂子在建筑工程中主要作为细骨料用来配置砂浆（水泥 + 砂子 + 水）或混凝土（水泥 + 砂子 + 石子 + 水）。其中砂浆强度较低，易于成型，一般用于砌筑、抹面、装饰等非重要受力部位；而混凝土强度很高，每平米混凝土大概可承受数千吨重量，因而用于基础、梁板柱、桥墩、路面、大坝等结构主要受力部位。 细骨料（砂子）与粗骨料（石子） 混凝土材料应用范围极广，古罗马人最早就开始用火山灰混凝土建造起巨型穹顶，留存的建筑乃至让现代人都倍加赞叹。 古罗马人于公元 126 年建造的万神殿穹顶，直径 43 米，由火山灰混凝土整体浇筑而成，为减轻自重设置了众多小格子 在混凝土材料中，砂子的作用主要是：填充在石子的空隙中，与石子构成基本骨架。而水泥浆则包裹住石子和砂子，并填充在骨料间的孔隙中，将由石子与砂子构成的骨架粘结为一个整体。 混凝土的组成 要想起到这些作用，首先便需要砂子满足一定的质量要求： （1）砂的粗细和颗粒大小的搭配（颗粒级配） 砂子越粗，占得体积就越大，消耗的水泥浆数量就越小。而细砂需要的水泥浆数量大，导致混凝土水化放热多，容易因温度不均产生开裂。 砂子颗粒大小搭配合理，可以使骨料（砂子 + 石子）间的孔隙率小，需要的水泥浆也会少，混凝土更容易密实。 右侧不同粒径颗粒搭配形成的空隙更小，效果更好 （2）砂中有害物质 砂子中的云母矿物、黏土、淤泥、有机物、硫化物、硫酸盐和氯化物等有害物质都会削弱混凝土的强度及耐久性能。 在实际工程应用中，其他还需要考虑的则是社会经济因素，比如砂子材料的开采难易程度、运输保存成本等。 所以工程中大多用河砂或湖砂，这类砂子由于长期受水流冲刷作用，颗粒清洁、表面较圆滑，并且资源丰富、价格较低。而海砂中常含有机物及盐类等有害杂质、山砂含泥和杂质比较多，应用较少。 河中的挖沙船在挖掘河砂 至于沙漠砂，以往工程中不使用的原因，主要有下面这几点： 一是由于沙漠远离城市，开采和运输成本高。 二是沙漠砂本身由松散母岩风化而成，其自身强度小于开采的河砂或机制砂。 三是沙漠砂长久受风力作用打磨，平均粒径极小，吸水率高，需要消耗更多的水泥用量。 沙漠中的砂子在风力作用下，不断打磨细化 一般通过筛分试验来确定砂子的粗细，其指标称为「细度模数」。根据细度模数，砂子可分为三种规格，分别为粗砂（3.7~3.1）、中砂（3.0~2.3）、细沙（2.2~1.6）。 砂子筛分试验，不同筛子的筛孔从上到下依次减小，称量每一筛中余留的砂子质量，计算得到细度模数 配置混凝土时，细骨料宜优先采用粗、中河砂。而沙漠砂的细度模数通常小于 1. 5，更有细者的模数小于 0. 7，为特细砂，单一使用沙漠砂配置的混凝土将会大量消耗水泥，并且降低强度、削弱抗冻和耐磨性能。既不具备经济效益，也不利于环境保护。 因而，当下国内粗、中砂比细沙更为需要和稀缺，为保护环境不少地方政府也限制了对河砂和湖砂的开采，而市场对沙漠细砂没有显著需求。 由于沙漠砂难于满足建造需求，在工程中不得不用时，便需要和更大粒径的砂子形成良好的颗粒级配，改良沙漠砂的性能属性。 参考资料： 翟红侠主编《土木工程材料》 崔壮,秦拥军,许富威, 等.沙漠砂混凝土研究现状[J].混凝土,2020,(2):106-110. 刘雨冰,王建琦,李倩.浅析沙漠砂混凝土研究现状及技术路线[J].山西建筑,2020,46(6):94-96. 阅读原文
