地处广袤无垠的沙漠之中，沙特阿拉伯看似被沙子环绕，却出人意料地面临沙子短缺的状况，尤其是可用作建筑材料的合格沙子极度匮乏，每年都需从澳洲进口数百万吨的河沙。不仅沙特，就连地大物博的中国，如今也遭遇着沙子短缺的难题，每年同样要进口数量可观的河沙，其规模之大，堪比数十艘航空母舰。

在建筑领域，沙子可是关键要素。一般而言，混凝土由水泥、沙子和砾石等成分组成，其中水与水泥发生水化反应形成粘合剂，而被粘住的沙子和砾石则构成了混凝土的主体部分，也就是所谓的 “骨料”。现代建筑对混凝土的强度有着颇高要求，而骨料在混凝土中占据约 75% 的比例，可见沙子本身质量的重要性不言而喻。

我们找来常见的四种沙子——山沙、海沙、河沙和沙漠沙进行观察。用肉眼看，它们之间的区别似乎不大，但放在显微镜下，差异便一目了然。

先看山砂，它是一种两极分化较为明显的沙子，颗粒大小参差不齐，岩石与淤泥相互混杂。对于混凝土来说，理想的沙子要求颗粒度适中且级配恰当，即骨料中最好包含不同大小的颗粒，以便填充空隙，提高混凝土的密实度。按照我国《建筑用砂》GB/T 14684 - 2022的规定，直径过大或过小的颗粒都需筛除，而山砂在各方面都难以达到建材标准。

山砂

再看沙漠沙，与山沙相比，用手指就能明显感觉到差异，沙漠沙更为细腻光滑，其直径一般在0.25毫米以下，属于超细沙。由于长期经受风吹日晒，沙漠沙的造型圆润，与山沙截然不同。但对于混凝土而言，它却并非合适之选，因为骨料砂石的表面最好是粗糙且有棱角的，这样才能提供较高的摩擦力和机械咬合力，使混凝土更具强度和稳定性。若使用这种超细沙拌水泥，就需更多的水泥浆来填充沙子间的缝隙，这会导致水泥浆比例上升，进而在混凝土成型后因水化反应继续放热，造成结构内部热量不均匀，最终出现开裂破损的情况。

沙漠沙

接着是海沙，在显微镜下，它甚至可称得上是瑰丽。相较于其他沙粒，海沙含有大量杂质，从中还能发现贝壳、珊瑚的碎片等。作为建筑材料，海沙显然不合格，因为沙石中应尽量不含或少含有机物、泥土、淤泥等杂质，且海水含盐量高，使得海沙盐分、氯离子含量过高，若直接用于混凝土，会腐蚀钢筋。除非经过淡化或过滤处理，将氯离子含量降低到 0.06% 以下，才符合国家住建设部的标准，但从成本考虑，这样做并不划算。总而言之，砂石方方面面的质量和特性都直接决定着混凝土的力学性能和耐久性。

海沙夹杂贝壳、珊瑚的碎片

在各类沙子中，河沙相对而言是建筑设计师眼中的 “梦中情沙”。相较于其他砂石，河沙的造型和形状较为规整，大小适中，只需经过简单筛选，就能符合国标要求的1.6 - 4.5毫米的标准，而且表面有棱有角，可轻松实现颗粒度与水泥的良好配合，就像能打出一套完美组合拳，十分契合建筑需求。

河沙

但河沙也面临着严峻的问题。它的形成源于上游岩石风化后被水流冲刷、侵蚀，这个过程极为缓慢，所以河沙实际上是一种不可再生资源，并且其最终归宿是被冲入大海变成海沙，这意味着河沙只是一个中间过程。即便从全球范围来看，每年新增的河沙量也是微乎其微的，我们如今挖掘的河沙都是过去几十、几百万年积累下来的河沙沉积层，可谓挖一点就少一点。就拿我国的黄河来说，它是世界上含沙量最高的河流，每年水土流失量达十几亿吨，看似沙子数量庞大，可这些沙子并不适合用作建筑材料。黄河的沙子来自上游的黄土高原，并非风化的岩石，其颗粒较细、形状圆滑且含泥量过大，不符合建筑用砂的标准。

黄河泥沙

过去30年里，中国基建蓬勃发展，然而这背后却是河沙资源的日渐枯竭。据砂石协会的数据显示，1999年时一吨河沙仅几块钱，如今却涨到上百元，真可谓是 “寸土寸金”。

在国际贸易中，沙子的贩运规模也颇为可观。如前文所述，沙特等国家为了满足建筑需求，必须大量进口河沙。据统计，全球每年消耗约400 - 500亿吨砂石骨料，其中大部分是河沙，而目前已探明的河沙储量大概只有6000亿吨，保守估计也就够再用上个十几年。随着城市化进程的推进，全世界的城市化率尚未达到60%，我国的基础建设也远未到达终点，对砂石的需求仍在持续增长。同时，采砂还会带来环境污染等诸多问题，近些年来，我国对于砂石开采行业采取了严厉的限制措施，已从一个砂石出口国转变为砂石进口国。

面对河沙资源的稀缺状况，人们开始寻求其他替代方案，机制砂应运而生。所谓机制砂，是指通过制砂机和其他附属设备加工而成的人工沙子，其主要材料是山上的石头或者建筑垃圾。

早在19世纪末到20世纪初，随着工业化进程加速，建筑需求迅猛增长，尤其是混凝土的普及应用，使得对砂石骨料的需求急剧增加。在天然河沙资源有限的背景下，人们便开始探索通过机械手段破碎岩石，制造出粒径合适的砂石骨料，以替代天然河沙，这便是最早的机制砂。

早期的机制砂制造主要依靠简单的破碎机，如颚式破碎机或锤式破碎机将大块的岩石破碎成较小的颗粒，并应用于建筑项目中。到了20世纪中期，随着破碎和筛分设备的进步，机制砂的生产逐渐标准化，特别是在二战后全球重建时期，机制砂技术在欧美得到了进一步的发展，并形成了一套较为成熟的生产和质量控制标准。例如德国的建筑垃圾回收制砂技术就相当成熟，世界上最早的大型移动破碎站就诞生于二战后的德国。

自1970年代起，日本等国家在本土天然砂石资源匮乏的背景下，大力发展机制砂生产技术，并在工程项目中广泛应用，此时机制砂的质量和形状都得到了显著的改善。

在中国，机制砂虽尚未引起广泛关注，但实际上是一个颇具潜力的朝阳产业。不过，目前发达国家的建筑回收率能达到百分之八九十，而中国内地仅约50%左右。一方面是因为中国建设速度快，大部分建筑还较为年轻，尚未到大规模回收的阶段；另一方面也确实是由于发展过快，诸多配套设施未能及时跟上。但如今，建筑垃圾回收已展现出较大的发展空间，只是它只能解决存量问题，无法应对增量需求。

河沙资源日渐枯竭，仅靠建筑垃圾回收也只是拆东墙补西墙，那后续又该如何呢？或许可以考虑开山取石，或者大规模利用淡化的海沙等方式。虽说世界上的沙子数量众多，但对于人类而言，真正有价值的只是其中一小部分。除了建筑行业，在半导体行业等领域，制备晶圆需要的是高纯度的石英砂，并非随便从沙漠找来的沙子就能满足需求，普遍并不意味着可用，这也体现了人与自然关系中的一种微妙之处。

科技创新的本质正是对资源的深度发掘与利用。从最普通的沙粒到水泥、玻璃，乃至最精密的晶片，这一过程不仅是对物质的提纯，更是人类创造力与智慧不断进步的体现。从古埃及人将沙子熔化成玻璃开始，小小的一粒沙就在人类历史中扮演着重要角色。从原始蒙昧到科技昌明，人们不断突破技术限制，正如从看似不起眼的沙子中提炼出一个光辉灿烂的未来。

另外，说个题外话，还记得嫦娥六号带回来的月壤吗？巧的是，这月壤的颗粒和支撑性似乎都相当不错，或许除了脚下的地球，我们也可以朝头顶的星空望一望，说不定未来在太空资源的利用上也能有所突破呢。【文本来源 @差评的视频内容】