哈利法塔坐落于迪拜,是世界第一高塔。在塔顶端,人们对迪拜广阔无垠的沙漠与大海一览无遗。这座828米的摩天大楼在施工过程中共使用了33万立方米,约82.5万吨的混凝土,其中85%以上的材料是沙子。然而,却罕有人知道,建造哈利法塔过程中使用的砂子却是从国外进口的。直至今日,迪拜仍需每年花4亿美元来从世界各地进口沙子。
为何迪拜放着身边广阔无垠的沙漠资源不用,反而舍近求远的从外国进口砂子呢?这其实与全球的建筑领域的工程要求有关。
建筑行业的主心骨
沙子,建筑行业称为砂子,是基础设施建设、房屋建筑、玻璃制造,芯片和化妆品制造领域均不可或缺的材料。其中,基础设施建设和房屋建筑等领域是消耗砂子最大的领域。
众所周知,沙漠占据了地球陆地面积的1/3,而拥有大量海沙的海洋更是占据地球70%的面积。然而,2021年3月的几则新闻却使人们大跌眼镜,“全球正面临砂子短缺危机”;“中国的砂子供不应求”。罕为人知的是,地球上大部分的砂子都存在“质量不合格”的问题。
在建筑工程领域中,砂子主要被用于配制砂浆(水泥+砂子+水)或混凝土(水泥+砂子+石子+水),其中前者易于成型,用于装饰外面;而后者强度较高,用于建筑结构的承重。不论是何种用途,其中砂子用量的占比能够达到总质量的84%以上。在合格的混凝土中,砂子充满了石子的空隙;随后水泥浆填充包裹了砂子与石子的空隙,从而形成一个稳定的整体。由于混凝土结构需要面对千吨级承重、暴晒、雨水侵蚀等恶劣环境,因此其自身需要具有较高的稳定性。
在经过长期研究与实践后,人们发现,建筑用的砂子必须大小合适,不能含有太多的有害杂质。太细或太粗的砂子会导致混凝土的开裂与强度不合格,而含有太多有害杂质的砂子会导致混凝土的寿命与强度大幅降低。沙漠中的砂子,因为形状圆润光滑、自身强度较低、运输成本较高等原因,使用成本十分高昂;海洋中的砂子氯离子严重超标,会腐蚀混凝土中的钢筋,并严重危害建筑物的安全。
例如韩国首尔“三丰大厦”的垮塌,便是因为偷工减料采用不合格的海砂而导致的。网上常提到的黄河砂,以黄土为主,颗粒细小,也不具有工程价值。因此,易于开采与运输,且砂质优良的河砂与湖砂便备受人们青睐。这也是世界范围内建筑领域需求量最大的原料。
全球告急!“一砂难求”为哪般?
与人们想象的不同,实际上地球表明的河砂存量很少,占地表面积不到1%。此外,由于过去几十年的无节制过度开采,加剧了砂资源的减少,并导致了地表生态环境的急剧大面积恶化,甚至会导致山体滑坡、海岸侵蚀加剧、水生物种的灭绝。印度尼西亚几十座岛屿的消失,便被认为是与当地无节制的采砂活动有关。
因此,我国在十八大中首次提出“生态文明建设”这一概念,并在“十四五规划”将“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生。”列为重要指导理念之一。随之而来的,便是对建筑领域中天然砂过度开采的严格管控。
这导致了我国许多地方的工程因砂石供应量下滑而停工,许多省市甚至在路口设卡,严查砂石外流。而建筑用河砂的价格也从上世纪80年代的2-3元/吨,暴涨至2019年底的150元/吨。海外的许多河砂出口大国(越南、柬埔寨、印度尼西亚等)也出台政策,禁止了河砂的出口。甚至连部分黑心开发商使用的海砂,都出现了供应紧张的情况。
目前全球平均每年要消耗近410亿吨砂子,而中国是全球最大的砂子消费国。每年的用量高达200亿吨,差不多占到全球一半。同时,由于我国人口基数广、经济体量大,预计未来10年间我国对砂石的需求将持续上升,峰值可达到250亿吨/年。当下中国“一砂难求”的奇景,又该如何破解?
未来砂子稀缺!如何破局?
实际上,砂子稀缺的问题并未难倒聪明的中国人民。人造砂石横空出世,占据了市场的半壁江山,从而保持了全球砂子供应的稳定。
天然砂子主要被人类用于工程建设,但大部分的建筑未到使用寿命便被拆除,并产生了大量的建筑垃圾。当前中国每年产生约20亿吨建筑垃圾,相当于每人每天产生4公斤,这些建筑垃圾占到城市垃圾总量的30%—40%,成为第一大城市垃圾源。
为了提高对天然砂石的利用率,并减少城市垃圾的填埋量,人造砂石应运而生。人造砂石,又称“机制砂”,是人类通过机械加工手段将建筑垃圾与天然石子按照科学标准加工制成的砂石。随着国内各地基础设施建设全面复工,2020年国内重点项目建设预算投入高达数万亿,因此机制砂的价格也居高不下,并取代天然河砂成为了工程主力。
此外,中国工程队在“尼日利亚”开展海外建筑施工时,还就地取材,改良开创出利用沙漠沙制作建筑用特细沙混凝土的新技术,并解决了传统沙漠沙混凝土容易开裂的问题。而近期针对海洋沙进行淡化处理的新工艺也日趋成熟。种种解决方式多管齐下,从而保证中国的建筑材料供应日趋稳定。
正解局原创
最近,有媒体报道,全球正面临沙子短缺危机。
中国是沙子的最大消费国,应该怎么办?
沙子,也称砂子、砂石,看起来平平无奇,却是人类生存发展不可或缺的关键原料。
在建筑产业,沙子可以用来盖房子、修路;在工业领域,沙子可以用来制造玻璃;在微电子产业,沙子还是制造芯片的基础材料。
就是这样随处可见的材料,正在面临枯竭危机。
中国是全球最大的沙子消费国。
每年的用量高达200亿吨,差不多占到全球一半。
沙子紧缺,中国感触最深。
2019年,央视调查曾报道,砂石的供应下滑,很多地方的工程因此停工。
湖北省境内,高铁、机场、高速公路等重点工程因砂石断供导致停工,居民装修买砂甚至要到村委会开证明。
江西上饶余干县,为防止砂石资源外流,县界各主要干道设立了检查站,发现一起,查处一起。
重庆市城口县,500万吨砂石需求,市场供给仅160万吨左右,缺口超过60%。
福建省相关部门测算,2019至2021年全省年均建设用砂预测约1.1亿立方米,缺口达75%。
相关报道
供不应求,价格自然要涨。
上世纪80年代,河沙仅2-3元钱一吨;2000年,涨到了10元/吨左右;2010年,大概在15元/吨左右。
从2018年下半年开始,沙子价格开始疯涨,部分地区砂石价格涨幅近1000%。
全球建筑用砂价格走势及预测
2019年央视调查的数据显示,上海区域的湖砂市场价达到每吨140元,同比涨幅接近20%。
沙子短缺,已经是一个全球性问题。
早在2014年,联合国环境规划署发布的《沙子,比你想象的更稀缺》报告提到,全球每年有超过400亿吨的沙子和砾石(颗粒稍大的沙子)被开采出来。
2019年,《自然》杂志发表的评论称,目前沙子和砾石的采掘速度已经超过了其自然恢复的速度,导致这种不可持续采挖的原因是失察。
越南2017年发表声明,国内对沙子的需求超过了保有量,如果这种不匹配持续下去,那么到2020年,建筑用砂就可能面临枯竭。
为此,一些国家已经开始采取行动,禁止出口沙子。
2002年,印尼曾短暂地限制过对新加坡的砂子出口。
2017年,柬埔寨出台政策,永久禁止沙子出口。
沙子枯竭,确实让人有点费解。
稍有常识的人都知道,沙漠占地球陆地面积的30%。可谓,随处可见,取之不尽。
除了沙漠沙子,常见的沙子还有河沙、山沙、海沙。
看起来很多,但能用的很少。
沙漠的沙子,一是太细,与水泥结合的碎裂面不够;二是含碱量过高,影响水泥砂浆的强度,不符合建筑的标准。
所以,地处沙漠的迪拜,也要从外国进口。
世界第一高楼迪拜塔所用的沙子,就是从澳大利亚进口的。
海沙更不能用,含盐量高,氯离子超标,会腐蚀混凝土里的钢筋,危害建筑安全。
1995年,韩国首尔“三丰大厦”垮塌,造成20人死亡,615人受伤。
调查发现,直接原因之一,便是使用海沙浇筑立柱,致使钢筋腐蚀。
海沙建房导致的事故
山沙表面粗糙,能够很好地附着水泥。
但是,纯度不够,成分复杂,含有大量的泥土和其他杂质。
综合来看,最适合建筑的还是河沙。
遗憾的是,河沙的存量是最少的。
河沙的形成,不复杂,却漫长。
地球上的岩石,历经千年的分化和侵蚀,被分离成小石块。
河流携带这些大大小小的石块,顺流而下,不断打磨,逐渐堆积在河床与岸边,河沙由此诞生。
过去20年,随着城市化的迅猛发展,全球沙子的使用量增加了2倍。
沙子的消耗数量已经远远超过了沙子的自然增速。
此外,出于保护环境的考虑,各国开始限制天然沙开采,打击非法采砂,最终,全球沙子呈现了供不应求的趋势。
虽然沙子紧缺,但是,人类发展的脚步,不可能停下来。
城市化、工业化的快速发展,正在推动对沙子需求的爆炸性增长。
联合国环境署预测,到2030年,全球每年对砂石的需求将接近500亿吨。
未来,沙子可能会变成一种事关国运战略资源。
中国每年要用200亿吨沙子,应该如何应对?
不用太担心。
沙子的供需确实比较紧张,好在我们已经找到了破解的办法:人工制沙。
现在比较流行的是机制砂,主要方法是,使用机械,将岩石加工成不同大小的沙子。
这一方法,优点很多。
一是速度快,河沙自然形成至少需要成千上万年,实在是太慢了,机制砂分分钟就能搞定。
二是原料足,除了山上的石头,还有尾矿废渣、废弃鹅卵石、煤矸石、建筑垃圾,都可以变废为宝,用来制沙。
三是技术成熟,以前采用是碎石筛选法,比较粗糙,现在已经发展出了干法制砂和湿法制砂,工艺精细,还节能环保。
机制砂
掌握了这一技术,只要把成本、环保做好,沙子紧缺危机就能解决。
其实,围绕沙子,更值得关注的不是“有没有的用”的问题,而是“用了之后”的问题。
沙子大多被人类用于建设房屋、桥梁等建筑,然而,很多建筑未到使用寿命,便被拆除、抛弃,这便是建筑垃圾。
数据显示,中国每年产生20亿吨建筑垃圾,相当于每人每天4公斤。
从资源化利用来看,我国建筑垃圾总体资源化率不足10%,远低于欧美国家的90%和日韩的95%。
建筑垃圾被堆放在河边
大量的建筑垃圾被粗放地填埋和堆放,占到城市垃圾总量的30%—40%,成为第一大城市垃圾源。
很多城市,已经被建筑垃圾“围城”。
这是一个比沙子短缺更棘手的难题。
知乎来源:正解局:全球沙子不够用了:中国1年要用200亿吨,该怎么办?
原来源:全球沙子不够用了:中国1年要用200亿吨,该怎么办?
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意料之中的事情。
如果关心过进博会,就知道有一年德国带来了一种车辆,用途是粉碎建筑垃圾来制造建筑用砂。德国研究这玩意儿的原因是德国的砂子资源早就枯竭了。
建筑用的砂子基本都是河沙,沙漠中的沙子太过圆润,不适合拿来搅拌混凝土;海砂因为含盐,需要处理才可以拿去用。河砂这东西还不值几个钱,没有长途运输的价值。
河砂是河流水蚀作用产生的,自然生成速度很慢的,按建筑业的用法,自然产生的河砂当然不够用。
不过河砂在成分上也没什么特别的,将岩石之类的粉碎就可以获得,所以部分国家很早就开始研究这种技术了。
挺搞笑的提问啊……
斯诺登都过去这么久了,
不会还有人不知道拉登塔利班什么的一开始都是美国资助的吧?
恐怖组织?
美国不管它们,它们发展的起来吗?
大部分恐怖组织不就是美国为了搞俄罗斯或者其他人搞出来的代理人吗?
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嗯,对了,不懂的可以去看这个,
unbelievable = 无法相信