18/01/2017 Kamieniołom marmuru "Biała Marianna" Fot. Elżbieta Tołkanowicz Materiały kamienne Materiały kamienne stosowane w budownictwie są wynikiem naturalnego lub sztucznego rozdrobnienia skał zwartych (litych) lub głazów narzutowych. Materiały rozdrobnione sztucznie mogą podlegać dalszej obróbce. Kamieniołom Krzeszowice; wikipedia.pl 1
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. Minerały substancje występujące w przyrodzie w postaci naturalnej. Są one najczęściej związkami chemicznymi lub rzadziej pojedynczymi pierwiastkami. Minerał w geologii jest najmniejszą jednostką z jakiej zbudowana jest skorupa ziemska. 2
Podział z uwagi na strukturę: krystaliczne (wymiary kryształów są zróżnicowane); minerały bezpostaciowe np. 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. 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. 3
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 PODZIAŁ SKAŁ Z UWAGI NA SPOSÓB POWSTAWANIA skały osadowe powstały w wyniku osadzania się szczątków zwietrzałych starszych skał lub przez nagromadzenie się szczątków zwierzęcych lub roślinnych, a także przez wytrącanie się związków mineralnych z wód w zamkniętych zbiornikach wodnych. 4
Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek Etapy powstawania większości skał osadowych 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; skały żyłowe krystalizacja zakończona w szczelinach innych skał. 5
Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek Skały magmowe skały przeobrażone są produktami przeobrażenia (metamorfozy) skal magmowych i osadowych, które zaszło w wyniku działania na nie wysokiej temperatury i ciśnienia. 6
Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek Przemiany skał 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 7
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 Skały metamorficzne - przeobrażone (wybrane) gnejs serpentynit kwarcyt wapień krystaliczny (marmur właściwy) łupek fillitowy 8
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 Struktura i tekstura skał Struktura skały 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). 9
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. Wady skały mogą ograniczać możliwość ich stosowania. Do wad zalicza się: przerosty żyły kawerny (jamiste wgłębienia) plamy wrosty i wtrącenia sztych (włoskowate pęknięcia) 10
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 Wydobywanie i obróbka kamienia 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 11
Faktury obrobionych powierzchni kamienia Faktury obróbki udarowej łupana rwana krzesana grotowana groszkowana prążkowana płasko-ciosana zębato-ciosana gradzinowana dłutowana nacinana www.uslugikamieniarskie.com Faktury obrobionych powierzchni kamienia Faktury obróbki ściernej piłowana szlifowana przecinana piaskowana półpolerowana polerowana www.uslugikamieniarskie.com 12
Faktury obrobionych powierzchni kamienia Faktura płomieniowa posiada wygląd zbliżony do wyglądu powierzchni naturalnego przełomu (ślady działania płomienia i wysokiej temperatury). www.uslugikamieniarskie.com Wybrane cechy fizyczne i mechaniczne skał Cechy fizyczne Gęstość objętościowa skał: skały bardzo lekkie ρ o <1500kg/m 3 skały średnio lekkie 1500kg/m 3 ρ o <2200kg/m 3 skały ciężkie 2200kg/m 3 ρ o <2600kg/m 3 skały bardzo ciężkie ρ o >2600kg/m 3 13
Przewodność cieplna: skały tzw. zimne λ >0,76 W/(m K) skały tzw. ciepłe λ 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% 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 60MPa R c <120MPa skały dużej wytrzymałości 120 MPa R c <200 MPa skały bardzo dużej wytrzymałości R c >200 MPa 14
Cechy mechaniczne 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 ściskanier c R r = 1/26 R c, R g = 1/6 R c, R t = 1/13 R c Cechy mechaniczne Talk 1 Bardzo miękki, rysuje się paznokciem Gips, sól kamienna 2 Miękkie, rysują się paznokciem Kalcyt 3 Miękki, rysuje się ostrzem miedzianym Fluoryt 4 Dość twardy, rysuje się drutem stalowym Apatyt 5 Twardy, rysuje się nożem stalowym 15
18 Skaleń 6 Twarde, rysują szkło Kwarc 7 Topaz 8 Korund 9 Bardzo twarde, przecinają szkło Diament 10 Opracował: Grzegorz Bijak (C) 2004 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 2,30-2,75 100 220 0,06 0,23 0,1 0,7 6 7 Bazalt 2,60-3,20 160 300 0,09 0,19 0,1 0,7 6 8 Magmowe Porfir 2,55 100 200 - - - Melafir 2,40 2,70 130 200 0,07 0,15 0,1 0,7 7 andezyt 2,40 2,90 120 200 0,22 0,1 0,7 6 7 16
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] Piaskowiec Granit Osadowe Wapień Bazalt Dolomit Magmowe Porfir Metamorfi Marmur Melafir czne Kwarc andezyt 2,30 1,80 2,70-2,75 2,60 1,40 2,80-3,20 2,10 2,80 2,55 1,90 2,80 2,40 2,70 2,30 2,75 2,40 2,90 100 150 220 1608 100 300 60 160 100 200 80 150 130 200 200 300 120 200 0,06 0,09 2,50 0,23 0,09 0,30 2,00 0,19 0,30 0,40-0,20 0,40 0,07 0,15 0,04 0,12 0,22 0,1 0,5 0,7 15 0,1 0,3 0,7 30 0,3 0,8-0,1 0,5 0,1 0,7 0,1 0,5 0,1 0,7 64 77 62 3 8 2-4 - 3 7 7 6 7 Zakres stosowania kamienia O przydatności kamienia do określonego celu decydują jego cechy: fizyczne, mechaniczne, technologiczne, dekoracyjne. 17
Fundamenty - głównie ze skał magmowych oraz piaskowce ciężkie na lepiszczu krzemionkowym, ewentualnie wapiennym, niekiedy piaskowce lekkie i wapienie. Ściany zewnętrzne - skały tzw. ciepłe wapienie lekkie i tufy; o ρ o < 1800 kg/m3. 18
Kamienie budowlane do wznoszenia murów - kamień łamany, - kamień łupany, - kamień przycinany, - ciosy proste i licowe, - bloki (kształtki). 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 19
Licowanie ścian elewacja z granitu cegiełka z piaskowca elewacja z marmuru Posadzki i schody - skały o małej ścieralności - głównie magmowe, twarde piaskowce i marmury 20
Parapety, poręcze, obramowania- skały spełniające wymagania estetyczne. www.imperial.poznan.pl Pokrycia dachowe z łupka Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek 21
Pokrycia dachowe z łupka Pokrycia dachowe z łupka www.e-dach.pl 22
Zastosowanie w budownictwie kolejowym - tłuczeń i żwir na podtorza; skały o dużej wytrzymałości mechanicznej, małej ścieralności i wysokiej mrozoodporności. Tłuczeń kwartycowy Żwir popielaty Zastosowanie w budownictwie drogowym (głównie skały magmowe): kostka brukowa, tłuczeń, krawężniki, słupki itd. Skały: o dużej wytrzymałości mechanicznej, małej ścieralności, dużej twardości, wysokiej mrozoodporności. 23
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) Nawierzchnie Kostki Kostka marmurowa beżowa w rozm. 4/6; czarna grafitowa 8/10 24
Nawierzchnie Kostki Płyta granitowa płomieniowana, Krawężniki z granitu szarego, dostępne w wymiarach: mb.15x30, mb.15x25, mb.18x30, mb.18x25. Nawierzchnie Kamień polny Kamień polny cięty Kamień polny łupany 25
Nawierzchnie Kamień polny Nawierzchnie Kamień polny 26
Nawierzchnie Płyty chodnikowe Nawierzchnie Płyty chodnikowe 27
Nawierzchnie Szczecin Kamień murowy stosowany do budowy murów oporowych, jako obrzeża ścieżek z kostki granitowej 28
Granit Płytki kamienne z granitu BALI - pochodzącego z Chin - trwałego, mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie Granit 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 29
Granit 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 Granit 30
Płyta surowa lub z powierzchnią obrobioną; stanowi półfabrykat lub produkt otrzymany w wyniku przecierania bloków i płyt kamiennych 31