2023 年 5 月，自然科研出版的《科学报告》刊载了一篇论文，日本北九州大学的西斯万蒂·祖莱达（Siswanti Zuraida）等其他两位研究人员，采用一种特殊材料建房子，这种材料就是纸尿裤。

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研究人员发现，在单层建筑使用的混凝土和砂浆中，可以加入废弃后粉碎的一次性纸尿裤。粉碎后的一次性纸尿裤最多可以替代结构柱和结构梁使用的 10% 的砂子，但不改变房子原本的承载力。他们甚至还用这些材料在印度尼西亚建了一座小房子。

面对这么一条“有味儿”的新闻，你可能会陷入沉思，用废弃纸尿裤取代砂子能减少垃圾，听起来好像挺环保。可节约出来的砂子能值几个钱呢？再仔细一看这篇论文，作者西斯万蒂·祖莱达来自印度尼西亚，进行这项研究的目的也是为了缓解印度尼西亚因城市化和人口增长加剧而产生的建筑材料缺乏的问题。

不过，印度尼西亚可是一个由 17000 多个岛屿组成的国家，按理说，这样的国家最不该缺乏的，就是砂子。这不禁让人好奇，这群人真的是为了做研究吗？

用纸尿裤建造的房屋原型的前立面，图片来源：《科学报告》

先别着急嘲讽，这篇论文能让《科学报告》杂志报道，那是有原因的。

细心的读者可能已经注意到了，前文我们用的是“砂子”并不是“沙子”。这两者不是同一种东西。字典里，沙子指的是非常微小的岩石粉末，而砂子是微小的岩石粉末，相差“非常”两个字，是因为两者的大小有差异。在工业领域， “砂子”是一类有一定质量要求的土类，是现代社会重要的材料，比如建筑中要用砂子制作砂浆、制造玻璃要提取砂子中的二氧化硅、制造芯片也需要从砂子里提取硅。

因此，尽管这些岛屿国家沙滩广阔，并不缺“沙子”，但他们真的缺“砂子”。因此看似取之不竭的“沙子”，其实并不能替代“砂子”作为建筑材料、制造材料。而“砂子”是真的已经不够用了。

沙滩上、海水里的砂子不能用吗？图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷

砂子都从哪里来？

与细软的沙子类似，砂子也是岩石经历风化和侵蚀形成的，只不过砂子的颗粒尺寸比沙子大一些。砂子的主要成分是二氧化硅，但是也含有各种杂质，因此会呈现出不同的颜色。

一般来说，砂子分为三类：

一种是沙漠里的砂子；

一种是海边的海砂；

还有一种是河里的河砂。

这三类砂子最大的区别就是它们的颗粒大小和光滑程度。沙漠里的砂子和海砂经过长时间摩擦，颗粒只有零点几毫米，而且表面非常光滑。相比之下，河砂的直径在 1 毫米左右，表面更粗糙。

这种区别，在建筑领域直接就是能用不能用的差异。现代建筑最常用的混凝土需要混合水泥、砂浆之类的原料，其中的砂浆不能太细，一般要选用河砂才行。沙漠里的砂子太小太滑，用它来盖房，混凝土的强度就不达标。阿联酋首都迪拜就坐落在沙漠之中，但是还要进口大量的河砂用于建筑。

此前新华社报道的迪拜进口砂子的相关新闻。图片截取自新华网文章《被忽略的“沙子危机”》

海砂含有大量盐分，同样不适合用于建筑。用海砂制作混凝土，一段时间之后，建筑就会出现墙壁或者天花板剥落，露出里面的钢筋。在我国台湾省，这种用海砂建筑的房子叫做海砂屋，容易形成危房。即便没有到危险的程度，这类房子的质量也很差。有不法商人以次充好销售海砂屋，经常造成纠纷。

沙漠里的砂子和海砂都不行，就只剩下河砂这一个选择了。过去几十年，你的家乡附近如果有河流，或许经常能看到来回作业的采砂船，采集的河砂就是用来建筑的。

河砂是一种重要的建材，许多国家都要进口。过去，咱们中国经济刚刚起飞，建筑需要的砂子有限，河砂看似取之不竭，为了赚取外汇，中国每年还能出口一些河砂。后来，中国的城市化进程不断加快，就变成了河砂进口国。河砂价格也翻了多倍。搜一下新闻就会发现，过去几年，有些地区甚至限制河砂离开本地，背后的原因就是河砂太宝贵了。

河砂开采现场。图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷

还有，开采河砂其实对生态破坏严重，非法采砂船把河底挖得千疮百孔，不仅影响当地的生物，还会改变河床地貌地形，影响下游的桥梁、堤岸和管道，影响所在地的水质和水位，甚至危险河流防汛。因此，2022 年中办国办印发了《关于全面推行河长制的意见》，其中就有清理整治非法采砂的内容。砂子短缺造成了砂子暴利，不严格治理，采砂就可能造成大问题。

看到这里，你就明白了三位科学家的用意。
单论砂子的数量，许多地方都是足够的。但是用来建造房屋的河砂，就不一定够用了。用纸尿裤之类的垃圾取代一部分砂子，减少垃圾可能还在其次，首先是节约砂子本身。这篇论文也提到，这种垃圾利用的办法可以用在贫困地区，用便宜的材料建造坚固的建筑。看来，这个研究值得继续深入，看看还有其他哪些便宜材料可能取代砂子。

砂子还有什么用？

聊完了建筑用的河砂，有人已经想到了下一层。刚才提到，咱们国家的砂子也很紧张，现在需要依赖进口，那会不会没有砂子可用？或者有没有可能进口受阻，因为这种最常见的东西，遭遇卡脖子呢？

要回答这个问题，我们要再看看砂子的几个常见用途。目前来看，除了混凝土里的砂子，其他建筑用啥还没有遇到短缺的问题。混凝土对砂子要求特殊，也有其他解决办法，比如把岩石用机器粉碎，做成人工砂。这个办法造出来的砂子，自然没有大自然准备好的河砂便宜。但是，不采取这种办法，一味在河流中索取，造成的破坏可能更昂贵。

砂子还有两个用途，一个是去除杂质，用二氧化硅制作玻璃。这个工艺不需要河砂，目前看还没有砂子不够的风险。另一个就很关键了，是用砂子提取硅，作为半导体材料，制作芯片。这种砂子是纯度很高的高纯石英砂，能用在光纤、光伏电池、光学设备还有半导体等领域。

除了建筑行业，砂子在半导体制造等技术领域也很重要。图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷

2010 年以前，我国需要从美国公司进口高纯石英砂，这家公司拥有巨大的矿山，能出产纯度很高的石英砂。2010 年之后，我国拥有自己的高纯石英砂生产能力，材料既有国产，也有进口，不再依赖于同一家公司。看到这里，你可以稍稍放心，高纯石英矿这种资源，还不至于被少数外国公司手拿把攥。
总结一下，砂子不够用，这是一个现实的危机，主要是用于建筑的优质砂子越来越少。

我国一面治理非法采砂，一面解决砂子生产问题，但砂子确实越来越珍贵的问题不会消失，需要珍惜使用。最后，半导体和光伏行业需要的高纯石英砂也是重要的资源，目前我国有生产能力，也有多个进口渠道。小小的砂子，也有资源问题。“纸尿裤盖房”这种研究，未来可能越来越多。

作者丨陈朝 北京师范大学认知神经科学硕士

审核丨朱绚绚 北京市市政工程设计研究总院有限公司高级工程师

来源: 科普中国新媒体

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