Materiały kamienne

2014-12-16
Wprowadzenie
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 marmuru "Biała Marianna"
Fot. Elżbieta Tołkanowicz
Materiały kamienne
Kamieniołom Krzeszowice; wikipedia.pl
Wprowadzenie
Skały to jednoskładnikowe a częściej
wieloskładnikowe, naturalne agregaty mineralne,
Wprowadzenie
Minerały
substancje występujące w przyrodzie w postaci
naturalnej. Są one najczęściej związkami chemicznymi lub rzadziej
pojedynczymi pierwiastkami.
powstałe wskutek określonych procesów geologicznych.
Minerał w geologii jest
Do procesów tych należy:
• krzepnięcie magmy lub lawy,
• sedymentacja,
najmniejszą jednostką
z jakiej zbudowana jest
skorupa ziemska.
• przeobrażenie jednych skał w drugie.
Wprowadzenie
Wprowadzenie
Podział z uwagi na strukturę:
krystaliczne (wymiary kryształów są zróżnicowane);
Skały są to duże skupiska minerałów w skorupie ziemskiej.
minerały bezpostaciowe np. krzemień, opal, bursztyn.
Wyróżniamy skały:
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
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.
kwasów tlenowych, węglowce.
1
2014-12-16
Wprowadzenie
Wprowadzenie
Ze względu na liczbę minerałów wchodzących w skład skały
PODZIAŁ SKAŁ Z UWAGI NA SPOSÓB POWSTAWANIA
wyróżnia się skały:
proste – monomineralne, np.: wapień składający się z
skały osadowe – powstały w wyniku osadzania się szczątków
kalcytu
zwietrzałych starszych skał lub przez nagromadzenie się szczątków
złożone – polimineralne, np.: granit złożony z kwarcu,
zwierzęcych lub roślinnych, a także przez wytrącanie się związków
skalenia i miki
mineralnych z wód w zamkniętych zbiornikach wodnych.
Wprowadzenie
Wprowadzenie
skały magmowe – powstały przez zakrzepnięcie płynnego stopu
krzemianowego (magmy).
Wyróżniamy:
skały głębinowe – zastygające w głębi skorupy ziemskiej, mające strukturę
wyraźnie krystaliczną;
Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek
skały wylewne – zastygające na powierzchni ziemi, mające strukturę drobno
lub mikrokrystaliczną;
Etapy powstawania większości skał osadowych
Wprowadzenie
skały żyłowe – krystalizacja zakończona w szczelinach innych skał.
Wprowadzenie
skały
przeobrażone
–
są
produktami
przeobrażenia
(metamorfozy) skal magmowych i osadowych, które zaszło w
wyniku działania na nie wysokiej temperatury i ciśnienia.
Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek
Skały magmowe
2
2014-12-16
Wprowadzenie
Wprowadzenie
Podstawowe materiały i wyroby
budowlane. Materiały kamienne.
Dr inż. Mariusz Gaczek
Pochodzenie
skały
Powstawanie
Rodzaj
Skały głębinowe
Skały
magmowe
Skały wylewne
granit
leukogranit (surowiec skaleniowy)
granodioryt
sjenit
gabro
dioryt
porfir
andezyt
melafir
diabaz, bazalt
tuf wulkaniczny
Przemiany skał
Wprowadzenie
Skały węglanowe
(wybrane)
Skały
osadowe
Skały krzemionkowe,
okruchowe,
ilaste
(wybrane)
Skały siarczanowe
Wprowadzenie
wapienie
dolomit
wapień zbity („marmur”)
margiel
piaskowiec
okruchowiec
zlepieniec
piasek
żwir
ił i glina
bentonit
gips
anhydryt
alabaster
gnejs
serpentynit
kwarcyt
wapień krystaliczny (marmur
właściwy)
łupek fillitowy
Skały metamorficzne przeobrażone
(wybrane)
Gr – Granit
Wprowadzenie
S – Sjenit
Właściwości skał
Gb – Gabro
A – Andezyt
Bz – Bazalt
Db – Diabaz
Struktura i tekstura skał
Struktura
skały
–
zespół
cech
charakteryzujący
budowę
Mf – Melafir
wewnętrzną skały. W skałach można wyróżnić następujące typy
Pf – Porfir
struktur:
T – Tuf
Ps – Piaskowiec
krystaliczna
Ch – Chalcedonit
porfirowa
W – Wapienie
Dl – Dolomit
G – Gnejs
K – Kwarcyt
Mm – Marmur
Wt – Wapień trawetyn
(wielkość
ziaren
zmienia
się
stopniowo
od
największych do najdrobniejszych)
szklista (strukturze składa się w całości z bezpostaciowego
szkliwa)
klastyczna (okruchowa).
Br – Baryt
3
2014-12-16
Właściwości skał
Właściwości skał
Tekstura skały - charakteryzuje cechy wewnętrznej budowy skały,
Wady skały – mogą ograniczać możliwość ich stosowania.
tzn. stopień wypełnienia przestrzeni przez minerał (porowatość),
Do wad zalicza się:
sposób przestrzennego rozmieszczenia składników skały.
przerosty
Tekstura może być:
żyły
• bezładna
kawerny (jamiste wgłębienia)
• masywna
plamy
• równoległa
wrosty i wtrącenia
• pęcherzykowata
sztych (włoskowate pęknięcia)
• fluidalna (lawy wulkaniczne)
• włóknista
• łupkowa itp.
Właściwości skał
Właściwości skał
Wydobywanie i obróbka kamienia
Wydobywanie i obróbka kamienia
Miejscem wydobywania kamieni są kamieniołomy.
Obróbka kamienia jest procesem technologicznym, który ma na
Urabianie skał, zależnie od ich właściwości i przeznaczenia, może
celu nadanie bryle kamienia określonego kształtu, wymiarów i
odbywać się:
faktury powierzchni.
Obróbka kamienia może być:
ręcznie
mechanicznie
ręczna
za pomocą materiałów wybuchowych
mechaniczna
automatyczna
Właściwości skał
Właściwości skał
Faktury obrobionych powierzchni kamienia
Faktury obrobionych powierzchni kamienia
Faktury obróbki udarowej
Faktury obróbki ściernej
płasko-ciosana
piłowana
szlifowana
półpolerowana
rwana
zębato-ciosana
przecinana
piaskowana
polerowana
krzesana
gradzinowana
grotowana
dłutowana
groszkowana
nacinana
łupana
prążkowana
www.uslugikamieniarskie.com
www.uslugikamieniarskie.com
4
2014-12-16
Właściwości skał
Właściwości skał
Faktury obrobionych powierzchni kamienia
Faktura
płomieniowa
–
posiada
wygląd
Wybrane cechy fizyczne i mechaniczne skał
zbliżony do
Cechy fizyczne
wyglądu powierzchni naturalnego przełomu
(ślady działania płomienia i wysokiej temperatury).
Gęstość objętościowa skał:
skały bardzo lekkie – ρo < 1500 kg/m3
skały średnio lekkie – 1500 kg/m3 ≤ ρo < 2200 kg/m3
skały ciężkie – 2200 kg/m3 ≤ ρo < 2600 kg/m3
skały bardzo ciężkie – ρo > 2600 kg/m3
www.uslugikamieniarskie.com
Właściwości skał
Właściwości skał
Przewodność cieplna:
skały tzw. zimne – λ > 0,76 W/(m⋅⋅K)
Cechy mechaniczne
skały tzw. ciepłe – λ ≤ 0,76 W/(m⋅⋅K)
Wytrzymałość na ściskanie:
skały bardzo słabej wytrzymałości – Rc < 15 MPa
Nasiąkliwość skał:
skały słabej wytrzymałości – 15 MPa ≤ Rc < 60 MPa
skały bardzo nasiąkliwe – n > 20%
skały średniej wytrzymałości – 60 MPa ≤ Rc < 120 MPa
skały średnio nasiąkliwe – 5% < n ≤ 20%
skały dużej wytrzymałości – 120 MPa ≤ Rc < 200 MPa
skały mało nasiąkliwe – 0,5 ≤ n ≤ 5%
skały bardzo dużej wytrzymałości – Rc > 200 MPa
skały bardzo mało nasiąkliwe - n < 0,5%
Właściwości skał
Cechy mechaniczne
Wytrzymałość materiałów kamiennych na rozciąganie Rr, na
zginanie Rg i na ścinanie Rt można w przybliżeniu ocenić (wg
Bauschingera), stosując współczynniki przeliczeniowe w stosunku
Właściwości skał
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
do wytrzymałości na ściskanie Rc
Rr = 1/26 Rc,
Rg = 1/6 Rc,
Rt = 1/13 Rc
5
2014-12-16
Właściwości
skał Skaleń
18
Właściwości skał
6
Podstawowe cechy techniczne
najczęściej stosowanych skał
Twarde, rysują szkło
Kwarc
7
Topaz
8
Korund
9
Skały
Bardzo twarde, przecinają szkło
Gęstość
Wytrzymałość
Ścieralność
Nasiąkliwość
Twardość
objętościowa
na ściskanie
(na tarczy
wagowa
(wg skali
[g/cm3]
[MPa]
Boehmego)
[%]
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
Rodzaj
kamienia
≈ 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
Magmowe Porfir
Diament
10
Opracował: Grzegorz Bijak (C) 2004
Właściwości skał
Właściwości skał
Podstawowe cechy techniczne
najczęściej stosowanych skał
Zakres stosowania kamienia
O przydatności kamienia do określonego celu decydują jego
Gęstość
Gęstość
Wytrzymałość
Wytrzymałość
objętościowa
objętościowa
na
naściskanie
ściskanie
(na tarczy
tarczy
(na
[g/cm
[g/cm33]]
[MPa]
[MPa]
Boehmego)
Boehmego)
1,80 -– 2,75
2,70
2,30
10 –
– 220
150
100
0,09–– 0,23
2,50
0,06
0,5––0,7
15
0,1
64 – 77
Osadowe Wapień
Bazalt
1,40 –
2,80
2,60
- 3,20
8–
160
– 100
300
0,30 –
– 0,19
2,00
0,09
0,3–– 0,7
30
0,1
–8
3
62 –
Dolomit
Magmowe Porfir
Metamorfi Marmur
Melafir
2,10 – 2,80
≈ 2,55
100 – 200
60 – 160
0,30 – 0,40
-
0,3 – 0,8
-
2-4
2,40 – 2,70
1,90 – 2,80
130 – 200
80 – 150
0,07 – 0,15
0,20 – 0,40
0,1 – 0,7
0,1 – 0,5
7
200 – 300
0,04 – 0,12
Skały
Rodzaj
Rodzaj
kamienia
kamienia
Piaskowiec
Granit
czne
Kwarc
andezyt
2,30 – 2,75
2,40 – 2,90
120 – 200
Ścieralność
Ścieralność
0,22
Nasiąkliwość
Nasiąkliwość Twardość
(wg skali
skali
wagowa
Mohsa]
Mohsa]
[%]
0,1 – 0,5
0,1 – 0,7
-
3
• mechaniczne,
• technologiczne,
• dekoracyjne.
7
Fundamenty - głównie ze skał magmowych oraz piaskowce ciężkie
piaskowce lekkie i wapienie.
• fizyczne,
6–7
Zastosowanie materiałów kamiennych
na lepiszczu krzemionkowym, ewentualnie wapiennym, niekiedy
cechy:
Zastosowanie materiałów kamiennych
Ściany zewnętrzne - skały tzw. ciepłe wapienie lekkie i tufy;
o ρo < 1800 kg/m3.
6
2014-12-16
Zastosowanie materiałów kamiennych
Kamienie budowlane do wznoszenia murów
- kamień łamany,
- kamień łupany,
- kamień przycinany,
- ciosy proste i licowe,
- bloki (kształtki).
Zastosowanie materiałów kamiennych
Licowanie ścian - płyty okładzinowe: piaskowce, granity, marmury,
trawertyny itd., skały o ładnym wyglądzie i dobrej mrozoodporności
Łupanka z piaskowca
biało-kremowa
Zastosowanie materiałów kamiennych
Licowanie ścian
Łupanka z piaskowca żółta, występuje jako
kominkowa cięta z tyłu i dwustronnie łupana.
Dostępna również w innych odcieniach
Zastosowanie materiałów kamiennych
Posadzki i schody - skały o małej ścieralności - głównie
magmowe, twarde piaskowce i marmury
elewacja z granitu
cegiełka z piaskowca
elewacja z marmuru
Zastosowanie materiałów kamiennych
Parapety, poręcze, obramowania - skały spełniające wymagania
Zastosowanie materiałów kamiennych
Pokrycia dachowe z łupka
estetyczne.
www.imperial.poznan.pl
Podstawowe materiały i wyroby budowlane. Materiały kamienne. Dr inż. Mariusz Gaczek
7
2014-12-16
Zastosowanie materiałów kamiennych
Pokrycia dachowe z łupka
Zastosowanie materiałów kamiennych
Pokrycia dachowe z łupka
www.e-dach.pl
Zastosowanie materiałów kamiennych
Zastosowanie materiałów kamiennych
Zastosowanie w budownictwie kolejowym - tłuczeń i żwir na
Zastosowanie w budownictwie drogowym
podtorza; skały o dużej wytrzymałości mechanicznej, małej
ścieralności i wysokiej mrozoodporności.
•
•
•
•
(głównie skały magmowe):
kostka brukowa,
tłuczeń,
krawężniki,
słupki itd.
Skały:
•
o dużej wytrzymałości mechanicznej,
•
małej ścieralności,
•
dużej twardości,
•
wysokiej mrozoodporności.
Tłuczeń kwartycowy
Żwir popielaty
Zastosowanie materiałów kamiennych
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)
Zastosowanie materiałów kamiennych
Nawierzchnie – Kostki
Kostka marmurowa beżowa w rozm. 4/6; czarna grafitowa 8/10
8
2014-12-16
Zastosowanie materiałów kamiennych
Nawierzchnie – Kostki
Płyta granitowa płomieniowana, Krawężniki z granitu szarego,
dostępne w wymiarach:
mb.15x30, mb.15x25, mb.18x30,
mb.18x25.
Zastosowanie materiałów kamiennych
Nawierzchnie – Kamień polny
Zastosowanie materiałów kamiennych
Nawierzchnie – Kamień polny
Kamień polny cięty
Kamień polny łupany
Zastosowanie materiałów kamiennych
Nawierzchnie – Kamień polny
Zastosowanie materiałów kamiennych
Zastosowanie materiałów kamiennych
Nawierzchnie – Płyty chodnikowe
Nawierzchnie – Płyty chodnikowe
9
2014-12-16
Zastosowanie materiałów kamiennych
Zastosowanie materiałów kamiennych
Nawierzchnie – Szczecin
Kamień murowy stosowany do budowy
murów oporowych, jako obrzeża
ścieżek z kostki granitowej
Granit
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
Płytki kamienne z granitu BALI - pochodzącego z Chin - trwałego,
mrozoodpornego, o dużej wytrzymałości na ściskanie
Granit
płytki z granitu SALEM
- pochodzącego z Chin
- trwałego,
mrozoodpornego, o
dużej wytrzymałości na
ściskanie
Granit
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
10
2014-12-16
Zastosowanie materiałów kamiennych
Płyta surowa lub z powierzchnią obrobioną; stanowi półfabrykat lub
produkt otrzymany w wyniku przecierania bloków i płyt kamiennych
11