如果您想了解为什么有些沙堡很高并且具有复杂的结构,而另一些则是几乎无形的沙子,那么它有助于具有岩土工程的背景。
作为一个岩土工程教育家我自己,我在教室里使用沙堡来解释土壤,水和空气的相互作用如何使得采矿后重建景观金属对能量过渡至关重要。
建造沙堡的归结为这三种成分的正确组合。沙提供了结构,但是在沙粒之间的水提供了将砂固定在一起的力(在这种情况下,吸力)。如果没有适量的空气,水就只会将沙粒拆开。
不只是任何沙子
沙粒,根据标准机构ASTM国际统一土壤分类系统,直径为0.003英寸(0.075毫米)至0.187英寸(4.75毫米)的土壤颗粒。根据定义,沙子在该范围内至少有一半的颗粒。淤泥或粘土是土壤,其颗粒小于沙子。和大于沙子的颗粒的土壤是砾石。
颗粒或谷物的大小也决定了沙子的外观和感觉。最小的沙粒几乎像糖粉一样具有质地。最大的谷物更像小扁豆大小。
大多数沙子将用于建造沙堡,但最好的沙子具有两个特征:几种不同尺寸的沙粒和具有角或粗糙边缘的谷物。晶粒尺寸的变化使较小的沙粒可以填充较大的沙粒之间的口袋或孔。结果是增加沙强度。沙粒更棱角分明,上面有锋利的角,可以更好地锁定在一起,使沙堡变得更强壮。这是一堆角度的木制块将停留在一堆的原因上,但是一堆大理石将无处不在。
令人惊讶的是,这也是为什么通常在岛上或沿海海滩上发现最好的沙堡的沙子。通常发现更多的角度的沙子晶粒更靠近山脉,它们的地质来源。这些沙粒尚未通过风和水的边缘四舍五入。专业的Sandcastle建造者甚至会走进口河沙。
最后,沙粒越近,沙子越强。将湿砂紧紧地压在一起,通过压实或污染,将沙粒挤压在一起,减少毛孔的尺寸,并增加水的影响。压实还会增加谷物的互锁,从而增加砂粒强度。
水是关键
没有水,沙子只会形成一堆。过多的水和沙子像液体一样流动。但是在干燥的沙子和饱和的沙子之间存在广泛的水分水平这使沙堡建筑能够建设。
水具有凝聚力,这意味着水喜欢粘在水上。但是水也粘在或爬上某些表面。看一杯半杯水,您会看到玻璃杯内部的水沿着一点点。重力仍然将水固定在玻璃中,但是水正在试图爬上并弄湿地面。这场微小的力量斗争使沙堡成为可能。
在空气和水相遇的地方,有表面张力。空气水界面向下拉,试图将水固定在表面润湿,内聚力和重力的竞争力上。表面张力像气球的绷紧皮肤一样将水拉在一起。表面张力还将沙粒拉在一起。
如果玻璃像稻草一样细得多,那么水就会上升更高并具有更多的表面张力。稻草较窄,水升高。这种现象称为毛细血管。水在湿沙中的行为相同。沙粒之间的毛孔或空间就像一堆非常小的吸管。水形成谷物之间的小桥。这些桥梁中的水处于紧张状态,将谷物拉在一起,我们岩土工程师称吸力应力。
足够的水
沙子中的水数控制水桥的大小和强度。太少的水等于沙粒之间的小桥梁。更多的水,桥梁的大小和数量会增加,从而增加将沙粒固定在一起的吸力。结果是完美的沙堡沙滩。
但是,水太多了,吸力太弱了,无法将沙子放在一起。
顺便说一句,海水的盐也可能是沙堡稳定性的福音。毛细管最初将沙粒固定在一起,但毛细血管水最终会蒸发,尤其是在大风天。当海水干燥时,盐就会留在后面。由于海水在谷物之间形成桥梁,因此盐在这些接触点上结晶。这样,盐可以在沙子干燥后很长时间保持沙堡站立。但是请注意不要打扰盐粘结的沙子;它易碎了。
要制造坚固的沙堡,紧凑的沙子和一点水。我更喜欢创建一个茂密的土墩,然后sc脚雕刻出来,露出其中的艺术。您还可以将沙子压缩成水桶,杯子或其他模具,并从头开始建造。只需确保将沙子致密,然后将模具放在压实的粉底上即可。双手既可以成为一个出色的压实和雕刻工具,但是铲子或贝壳将允许更精确。玩得开心,不要害怕得到沙质!