Kamieniołom marmuru "Biała Marianna" Fot. Elżbieta Tołkanowicz MATERIAŁY KAMIENNE. Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska

Transkrypt

1 Kamieniołom marmuru "Biała Marianna" Fot. Elżbieta Tołkanowicz MATERIAŁY KAMIENNE Opracowała: dr inż. Teresa Rucińska

2 POJĘCIA PODSTAWOWE Materiały kamienne stosowane w budownictwie są wynikiem naturalnego lub sztucznego rozdrobnienia skał zwartych (litych) lub głazów narzutowych. Materiały rozdrobnione sztucznie mogą podlegać dalszej obróbce.

3 Skały to jednoskładnikowe a częściej wieloskładnikowe, naturalne agregaty mineralne, powstałe wskutek określonych procesów geologicznych. Do procesów tych należy: krzepnięcie magmy lub lawy, sedymentacja, przeobrażenie jednych skał w drugie. Budulcem skał są minerały.

4 Minerały to substancje występujące w przyrodzie w postaci naturalnej. Są one najczęściej związkami chemicznymi lub rzadziej pojedynczymi pierwiastkami. Minerał jest najmniejszą jednostką z punktu widzenia geologii, z jakiej zbudowana jest skorupa ziemska.

5 Większość minerałów ma budowę krystaliczną, a wymiary kryształów są zróżnicowane. Znane są minerały bezpostaciowe zwane amorficznymi (jak krzemień, opal, bursztyn). Ze względu na liczbę składników wyróżniamy minerały: jednoskładnikowe jak np.: diament, grafit, siarka, złoto, srebro i inne metale wieloskładnikowe jak np.: siarczki, tlenki, chlorowce, sole kwasów tlenowych, węglowce

6 Skały są to duże skupiska minerałów w skorupie ziemskiej. Wyróżniamy skały: mniej lub bardziej zwięzłe, np.: granit, porfir, bazalt, piaskowiec, wapień skały luźne (nazywane kruszywem naturalnym) będące produktem naturalnego rozdrobnienia skał zwartych, np.: otoczaki, żwir, piasek

7 Ze względu na liczbę minerałów wchodzących w skład skały wyróżnia się skały: proste monomineralne, np.: wapień składający się z kalcytu złożone polimineralne, np.: granit złożony z kwarcu, skalenia i miki

8 PODZIAŁ SKAŁ Z UWAGI NA SPOSÓB POWSTAWANIA skały osadowe - powstały w wyniku osadzania się szczątków zwietrzałych starszych skał lub przez nagromadzenie się szczątków zwierzęcych, a także przez wytrącanie się związków mineralnych z wód w zamkniętych zbiornikach wodnych.

9 Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek Etapy powstawania większości skał osadowych

10 skały magmowe - powstały przez zakrzepnięcie płynnego stopu krzemianowego - magmy. Wyróżniamy: skały głębinowe zastygające w głębi skorupy ziemskiej, mające strukturę wyraźnie krystaliczną skały wylewne zastygające na powierzchni ziemi, mające strukturę drobno lub mikrokrystaliczną oraz skały żyłowe krystalizacja zakończona w szczelinach innych skał

11 Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek Skały magmowe

12 skały przeobrażone - są produktami przeobrażenia (metamorfozy) skal magmowych i osadowych, które zaszło w wyniku działania na nie wysokiej temperatury i ciśnienia

13 Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek Przemiany skał

14 Przykłady skał ze zwględu na pochodzenie Pochodzenie skały Skały magmowe Powstawanie Skały głębinowe Skały wylewne Rodzaj granit leukogranit (surowiec skaleniowy) granodioryt sjenit gabro dioryt porfir andezyt melafir diabaz, bazalt tuf wulkaniczny

15 Skały osadowe Skały węglanowe (wybrane) Skały krzemionkowe, okruchowe, ilaste (wybrane) Skały siarczanowe wapienie dolomit wapień zbity ( marmur ) margiel piaskowiec okruchowiec zlepieniec piasek żwir ił i glina bentonit gips anhydryt alabaster

16 Skały metamorficzne - przeobrażone (wybrane) gnejs serpentynit kwarcyt wapień krystaliczny (marmur właściwy) łupek fillitowy

17 Gr Granit S Sjenit Gb Gabro A Andezyt Bz Bazalt Db Diabaz Mf Melafir Pf Porfir T Tuf Ps Piaskowiec Ch Chalcedonit W Wapienie Dl Dolomit G Gnejs K Kwarcyt Mm Marmur Wt Wapień trawetyn Br Baryt

18 Właściwości skał 1. Struktura i tekstura skał Struktura skały - jest to zespół cech charakteryzujący budowę wewnętrzną skały. W skałach można wyróżnić następujące typy struktur: krystaliczna porfirowa (wielkość ziaren zmienia się stopniowo od największych do najdrobniejszych) szklista (strukturze składa się w całości z bezpostaciowego szkliwa) klastyczna (okruchowa)

19 2. Tekstura skały - charakteryzuje cechy wewnętrznej budowy skały, tzn. stopień wypełnienia przestrzeni przez minerał (porowatość), sposób przestrzennego rozmieszczenia składników skały. Tekstura może być: bezładna masywna równoległa pęcherzykowata fluidalna (lawy wulkaniczne) włóknista łupkowa itp.

20 3. Wady skały - skały mogą posiadać pewne wady ograniczające możliwość ich stosowania. Do nich zalicza się: przerosty żyły kawerny (jamiste wgłębienia) plamy wrosty i wtrącenia sztych (włoskowate pęknięcia)

21 4. Wydobywanie i obróbka kamienia Miejscem wydobywania kamieni są kamieniołomy. Urabianie skał, zależnie od ich właściwości i przeznaczenia, może odbywać się: ręcznie mechanicznie za pomocą materiałów wybuchowych

22 Urabianie ręczne - stosowane przy skałach: niezbyt twardych, posiadających łatwą oddzielność spękanych i ze szczelinami

23 Urabianie mechaniczne - odbywa się za pomocą: tzw. liny bez końca wrębiarek udarowych pił tarczowych Ten sposób urabiania stosowany jest również przy skałach niezbyt twardych, np. marmur, wapień lub piaskowiec.

24 Materiały wybuchowe - stosuje się przy: wydobywaniu kamienia przeznaczonego na kruszywo oraz przy odspajaniu bloków kamiennych

25 5. Obróbka kamienia - jest procesem technologicznym, który ma na celu nadanie bryle kamienia określonego kształtu, wymiarów i faktury powierzchni. Obróbka kamienia może być: ręczna mechaniczna automatyczna

26 Obróbka ręczna - wykonywana przez człowieka Obróbka mechaniczna - wykonywana przez maszynę Obróbka automatyczna - wykonywana przez maszynę, przy której zautomatyzowane są ruchy zespołów obrabiarek

27 6. Faktury obrobionych powierzchni kamienia Faktury obróbki udarowej łupana rwana krzesana grotowana groszkowana prążkowana płasko-ciosana zębato-ciosana gradzinowana dłutowana nacinana

28 Faktury obróbki ściernej piłowana przecinana szlifowana piaskowana półpolerowana polerowana Faktura płomieniowa - posiada wygląd zbliżony do wyglądu powierzchni naturalnego przełomu - ślady działania płomienia i wysokiej temperatury.

29 7. Wybrane cechy fizyczne i mechaniczne skał Cechy fizyczne Gęstość objętościowa skał: skały bardzo lekkie o 1500 kg/m 3 skały średnio lekkie 1500 kg/m 3 o 2200 kg/m 3 skały ciężkie 2200 kg/m 3 o 2600 kg/m 3 skały bardzo ciężkie o 2600 kg/m 3

30 Przewodność cieplna: skały tzw. zimne 0,76 W/(m K) skały tzw. ciepłe 0,76 W/(m K) Nasiąkliwość skał: skały bardzo nasiąkliwe n 20% skały średnio nasiąkliwe 5% n 20% skały mało nasiąkliwe 0,5 n 5% skały bardzo mało nasiąkliwe - n 0,5%

31 Cechy mechaniczne Wytrzymałość na ściskanie: skały bardzo słabej wytrzymałości R c 15 MPa skały słabej wytrzymałości 15 MPa R c 60 MPa skały średniej wytrzymałości 60 MPa R c 120 MPa skały dużej wytrzymałości 120 MPa R c 200 MPa skały bardzo dużej wytrzymałości R c 200 MPa

32 Wytrzymałość materiałów kamiennych na rozciąganie R r, na zginanie R g i na ścinanie R t można w przybliżeniu ocenić (wg Bauschingera), stosując współczynniki przeliczeniowe w stosunku do wytrzymałości na ściskanie R c ; tak więc R r = 1/26 R c, R g = 1/6 R c, R t = 1/13 R c

33 Twardość wg skali Mohsa Talk 1 Gips, sól kamienna 2 Kalcyt 3 Bardzo miękki, rysuje się paznokciem Miękkie, rysują się paznokciem Miękki, rysuje się ostrzem miedzianym Fluoryt 4 Dość twardy, rysuje się drutem stalowym Apatyt 5 Twardy, rysuje się nożem stalowym

35 Podstawowe cechy techniczne najczęściej stosowanych skał Skały Rodzaj kamienia Gęstość objętościowa [g/cm 3 ] Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Ścieralność (na tarczy Boehmego) Nasiąkliwość wagowa [%] Twardość (wg skali Mohsa] Granit 2,30-2, ,06 0,23 0,1 0,7 6 7 Bazalt 2,60-3, ,09 0,19 0,1 0,7 6 8 Magmowe Porfir 2, Melafir 2,40 2, ,07 0,15 0,1 0,7 7 andezyt 2,40 2, ,22 0,1 0,7 6 7

36 Podstawowe cechy techniczne najczęściej stosowanych skał cd. Skały Rodzaj kamienia Gęstość objętościowa [g/cm 3 ] Wytrzymałość na ściskanie [MPa] Ścieralność (na tarczy Boehmego) Nasiąkliwość wagowa [%] Twardość (wg skali Mohsa] Piaskowiec 1,80 2, ,09 2,50 0, Osadowe Wapień 1,40 2, ,30 2,00 0, Dolomit 2,10 2, ,30 0,40 0,3 0,8 2-4 Metamorfi czne Marmur Kwarc 1,90 2,80 2,30 2, ,20 0,40 0,04 0,12 0,1 0,5 0,1 0,5 3 7

37 Zakres stosowania kamienia - o przydatności kamienia do określonego celu decydują jego cechy: fizyczne, mechaniczne, technologiczne, dekoracyjne.

38 Fundamenty - głównie ze skał magmowych oraz piaskowce ciężkie na lepiszczu krzemionkowym, ewentualnie wapiennym, niekiedy piaskowce lekkie i wapienie;

39 Ściany zewnętrzne - skały tzw. ciepłe wapienie lekkie i tufy; o o < 1800 kg/m 3 ;

40 Kamienie budowlane do wznoszenia murów - kamień łamany, - kamień łupany, - kamień przycinany, - ciosy proste i licowe, - bloki (kształtki). Rys. Kamienie budowlane

41 Licowanie ścian - płyty okładzinowe: piaskowce, granity, marmury, trawertyny itd., skały o ładnym wyglądzie i dobrej mrozoodporności; Łupanka z piaskowca biało-kremowa Łupanka z piaskowca żółta, występuje jako kominkowa cięta z tyłu i dwustronnie łupana. Dostępna również w innych odcieniach

42 Licowanie ścian elewacja z granitu cegiełka z piaskowca elewacja z marmuru

43 Posadzki i schody - skały o małej ścieralności - głównie magmowe, twarde piaskowce i marmury;

44 Parapety, poręcze, obramowania - skały spełniające wymagania estetyczne.

45 Pokrycia dachowe z łupka Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek

46 Zastosowanie w budownictwie mostowym i wodnym - stosuje się tu kamień: na ciosy łożyskowe, sklepienia mostów, do budowy grobli, jazów, oraz przy regulacji rzek.

47 Zastosowanie elementów z topionego bazaltu Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek

48 Zastosowanie elementów z topionego bazaltu Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek

49 Kamień ten powinien wykazywać: pełną mrozoodporność, małą nasiąkliwość, dużą wytrzymałość mechaniczną, tak aby czynniki klimatyczne niszczące strukturę nie powodowały przedwczesnego zniszczenia - skały magmowe, piaskowce kwarcytowe.

50 Zastosowanie w budownictwie kolejowym - tłuczeń i żwir na podtorza; skały o dużej wytrzymałości mechanicznej, małej ścieralności i wysokiej mrozoodporności. Tłuczeń kwartycowy Żwir popielaty

51 Zastosowanie w budownictwie drogowym kostka brukowa, tłuczeń, krawężniki, słupki itd.; Są to skały: (głównie skały magmowe): o dużej wytrzymałości mechanicznej, małej ścieralności, dużej twardości i wysokiej mrozoodporności.

52 Nawierzchnie Kostki Rozbiórkowa, kostka granitowa jasno-szara, (dostępna w różnych rozmiarach: 4/6, 7/9, 8/11, 15/17, połówki: 9/11/5-6, 15/17/8-10)

53 Nawierzchnie Kostki Kostka marmurowa beżowa w rozm. 4/6 czarna grafitowa 8/10

54 Nawierzchnie Kostki Płyta granitowa płomieniowana, Krawężniki z granitu szarego, dostępne w wymiarach: mb.15x30, mb.15x25, mb.18x30, mb.18x25.

55 Nawierzchnie kamień polny Kamień polny cięty płomień Kamień polny łupany

56 Przykłady realizacji budowli inżynierskich z kamienia

57 Przykłady realizacji budowli inżynierskich z kamienia

58 Bloki z kamieniołomów Strzegom Żbik i Żółkiewka; w trzech odmianach; istnieje możliwość wydobywania bloków o wymiarach podanych przez klienta

59 Płytki kamienne z granitu BALI - pochodzącego z Chin - trwałego, mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie

60 płytki kamienne z granitu BALI - pochodzącego z Chin - trwałego, mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie płytki z granitu CEYLON - pochodzącego z Chin - trwałego, mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie płytki z granitu JOKOHAMA RED - pochodzącego z Chin - trwałego, mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie

61 płytki z granitu SALEM - pochodzącego z Chin - trwałego, mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie płytki z granitu SYDNEY - pochodzącego z Chin - trwałego, mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie płytki z granitu JOKOHAMA RED - pochodzącego z Chin - trwałego, mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie

62

63 Płyta surowa lub z powierzchnią obrobioną; stanowi półfabrykat lub produkt otrzymany w wyniku przecierania bloków i płyt kamiennych

64 Płyty obcinane, na posadzki wewnętrzne, zewnętrzne oraz na elewacje; wykonane z granitu średnioziarnistego o barwie jasnoszarej lub żółto-szarej; bogaty wybór faktur obróbczych

65 Kamień murowy stosowany do budowy murów oporowych, jako obrzeża ścieżek z kostki granitowej Płyty chodnikowe, płyty poligonalne, stosowane jako elementy alejek, chodników i placów

66 Płyty chodnikowe i okładzinowe z Granitu Strzegomskiego (złoże Kostrza) Płyty poligonalne stosowane jako elementy ścieżek i chodników, a także jako posadzki wewnętrzne i zewnętrzne

67 Bloki nieregularne o wielkości do 5 m 3 ze słynnych marmurów sławniowickich - wydobywanych na terenie Polski,

68

69 Płytki okładzinowe posadzkowo-ścienne z marmuru Płytki posadzkowe z marmuru sławniowickiego szarego, polerowane i szlifowane wykonane z marmurów szaroniebieskich i złocistych

70 Płyty okładzinowe z marmuru sławniowickiego - wydobywanego na terenie Polski

71 Piaskowiec Godulski produkowany zgodnie z normą PN-84/B-01080

72 PIASKOWIEC RUBIN PIASKOWIEC - ARENIT KWARCOWY ZŁOTY PIASKOWIEC PIASKOWIEC SZMARAGD

73 Kamień murowy o powierzchni łupanej, dostępny w dwóch standartowych wymiarach 20/20/40 cm, 25/25/40 cm Kostka brukowa o powierzchni łupanej, dostępna w trzech standardowych wymiarach 8/10, 6/8, 4/6 mm

74 Parapet z Piaskowca Długopole Parapet o powierzchni szlifowanej, polerowanej, płomieniowanej; możliwe obróbki: ćwierćwałek, półwałek, fazowanie, kapinos, zaokrąglanie rogów; wymiary i kształt wg życzenia klienta Piaskowiec - arenit kwarcowy

75 Płyty posadzkowe i elewacyjne z Piaskowca Długopole Płyty o powierzchni: szlifowanej, polerowanej, płomieniowanej; standartowy wymiar: 30/30/1,5 cm lub inny na życzenie klienta

76 Schody kamienne o powierzchni: szlifowanej, polerowanej, płomieniowanej, możliwe obróbki: ćwierćwałek, półwałek, fazowanie;

77 Piaskowiec MODAK (Indie); piaskowce pasują do nowoczesnego i wyrazistego wnętrza; mają dosyć porowatą strukturę, zalecane jest więc przeprowadzenie zabiegów impregnacyjnych

78 Łupek fyllitowy Łupek chlorytowo-serycytowy Naturalne, płaskie kamienie w formie płyt, w kolorze grafitowym, o niespotykanym efekcie optycznym skamieniałego drewna

79

80 Kamienne płyty budowlane z łupka chlorytowo-serycytowego Naturalne, kruszone, płaskie kamienie w formie płyt; z łupka chlorytowo-serycytowego występującego na Pogórzu Izerskim

81 Łupek OYSTER pochodzący z Chin; łupki odnajduje się w drobnych, zwartych warstwach w kamieniołomach; naturalna "rozszczepiona" powierzchnia nadaje mu surowy wygląd

82 TRAVERTINO ROSSO PERSIANO

83

84 Wapień SIMYRA - wapień pochodzący z Bliskiego Wschodu; tych kamieni nie można polerować, więc są oferowane w wykończeniu gładzonym

85 Wzór chemiczny: CaMg(CO 3 ) 2 węglan wapnia i magnezu

86 Dolomit ogrodzenie, elewacja

87 Dolomit - nawierzchnie

88 Dolomit - nawierzchnie

89 Konglomeraty - charakterystyka KONGLOMERAT jest produktem przemysłowym wynikającym z kombinacji wyselekcjonowanego grysu (kamień naturalny stanowi 95% masy) oraz żywicy poliestrowej w charakterze łącznika o doskonałych właściwościach fizyczno - mechanicznych.

90 Konglomeraty - charakterystyka Produkt końcowy posiada parametry fizyczno - mechaniczne podobne, a często przewyższające kamień naturalny wchodzący w jego skład. Do tego dochodzą zalety jakie daje produkcja przemysłowa w sensie kontroli jednolitości koloru i jakości.

91 Wybrane wyroby na bazie surowca kamiennego

92 Zastosowanie: konglomerat stosuje się wszędzie tam, gdzie tradycyjnie używa się kamienia naturalnego, płytek ceramicznych lub lastriko - jest ich znakomita alternatywa łącząc walory estetyczne, nieograniczone możliwości zastosowania, bogactwo kolorystyki i łatwość uzyskania pożądanych wzorów i kolorów.

93 Konglomeraty można otrzymywać jako płytki o rożnych rozmiarach, lub jako płyty polerowane o max rozmiarach 305x123cm. Miejsca zastosowań to przede wszystkim: elewacje; okładziny wewnętrzne; podłogi i posadzki wewnętrzne; schody, parapety, blaty i inne elementy wykończeniowe.

94 Terrazzo (lastryko, lastrico) - sztuczny kamień otrzymywany z mieszaniny zaczynu cementowego i kolorowego grysu kamiennego, dający się po twardnieniu szlifować i polerować

95 PAG-GRANIT materiał utworzony ze zmielonego grysu granitowego (90%) spajanego żywicami poliestrowymi(10%) a następnie szlifowany. Zastosowanie: materiał okładzinowy posadzki, ściany słupy, filary itp. Stosowany na zewnątrz i wewnątrz przy ciągłym działaniu czynników atmosferycznych.

96 CORIAN - materiał utworzony z wypełniaczy mineralnych (80%) spajanych żywicą akrylową (20%) oraz pigmentów. Zastosowanie: do wykonywania elementów wyposażenia wnętrza (bez posadzek)

97 RUSTIK - materiał utworzony z frakcjowanego kruszywa naturalnego (najczęściej kwarcowego) spajanego żywicą epoksydową wyrób końcowy jest jamisty. Grubość posadzki w zależności od wybranej frakcji kruszywa wynosi od 7 do 12 mm. Kamyki naturalne i barwione dostępne są w rozmiarach ziaren 2-3 mm, 3-4 mm oraz 4-6 mm. Kamyk marmurowy dostępny jest w rozmiarach ziaren 4-6 mm.

98 Zastosowanie: do wykonywania powłok posadzkowych bezspoinowych w salonach wystawowych, sklepach o dużych powierzchniach, itp.

99

100 TYNKI MOZAIKOWE NA BAZIE KRUSZYW NATURALNYCH - tynki cienkowarstwowe, utworzone na bazie grysów naturalnych, żwirów kwarcowych barwionych lub nie, z dodatkiem lepiszcz syntetycznych.

101 NAWIERZCHNIE PRZEPUSZCZALNE DLA WODY I POWIETRZA - powstają podczas procesu produkcji, w wyniku którego łączy się wypełniacze tj.: piaski, żwirki i grysy z żywicą epoksydową w powierzchnię o otwartych porach dla powietrza i wody.

102 Bezbarwna żywica epoksydowa pozwala na zachowanie naturalnych kolorów użytego wypełniacza, dzięki czemu nawierzchnie te wkomponowują się w otoczenie. Nawierzchnie takie przeznaczone są dla ruchu lekkiego a mianowicie: ścieżki rowerowe i spacerowe, ruch pojazdów na placach golfowych, mini boiska, place zabaw, opaski przepuszczalne dla drzew jak również miejsca postoju samochodów osobowych.