18/01/2017

1

Materiały kamienne

Kamieniołom marmuru "Biała Marianna"Fot. Elżbieta Tołkanowicz

Materiały kamienne stosowane w budownictwie są wynikiem

naturalnego lub sztucznego rozdrobnienia skał zwartych (litych) lub

głazów narzutowych. Materiały rozdrobnione sztucznie mogą

podlegać dalszej obróbce.

Wprowadzenie

Kamieniołom Krzeszowice; wikipedia.pl

18/01/2017

2

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.

Wprowadzenie

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.

Wprowadzenie

18/01/2017

3

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.

Wprowadzenie

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.

Wprowadzenie

18/01/2017

4

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

Wprowadzenie

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.

Wprowadzenie

18/01/2017

5

Wprowadzenie

Etapy powstawania większości skał osadowych

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

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.

Wprowadzenie

18/01/2017

6

Wprowadzenie

Skały magmowe

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

skały przeobrażone – są produktami przeobrażenia

(metamorfozy) skal magmowych i osadowych, które zaszło w

wyniku działania na nie wysokiej temperatury i ciśnienia.

Wprowadzenie

18/01/2017

7

Wprowadzenie

Przemiany skał

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

Wprowadzenie

Pochodzenie skały

Powstawanie Rodzaj

Skały

magmowe

Skały głębinowe

� granit

� leukogranit (surowiec skaleniowy)

� granodioryt

� sjenit

� gabro

� dioryt

Skały wylewne

� porfir

� andezyt

� melafir

� diabaz, bazalt

� tuf wulkaniczny

18/01/2017

8

Wprowadzenie

Skały

osadowe

Skały węglanowe (wybrane)

� wapienie

� dolomit

� wapień zbity („marmur”)

� margiel

Skały krzemionkowe, okruchowe,

ilaste(wybrane)

� piaskowiec

� okruchowiec

� zlepieniec

� piasek

� żwir

� ił i glina

� bentonit

Skały siarczanowe

� gips

� anhydryt

� alabaster

Wprowadzenie

Skały metamorficzne -przeobrażone

(wybrane)

� gnejs

� serpentynit

� kwarcyt

� wapień krystaliczny (marmur

właściwy)

� łupek fillitowy

18/01/2017

9

WprowadzenieGr – 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).

Właściwości skał

18/01/2017

10

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.

Właściwości skał

Wady skały – mogą ograniczać możliwość ich stosowania.

Do wad zalicza się:

� przerosty

� żyły

� kawerny (jamiste wgłębienia)

� plamy

� wrosty i wtrącenia

� sztych (włoskowate pęknięcia)

Właściwości skał

18/01/2017

11

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

Właściwości skał

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

Właściwości skał

18/01/2017

12

Faktury obrobionych powierzchni kamienia

Faktury obróbki udarowej

Właściwości skał

� łupana

� rwana

� krzesana

� płasko-ciosana

� zębato-ciosana

� gradzinowana

� grotowana

� groszkowana

� prążkowana

� dłutowana

� nacinana

www.uslugikamieniarskie.com

Faktury obrobionych powierzchni kamienia

Faktury obróbki ściernej

Właściwości skał

� piłowana

� przecinana

� szlifowana

� piaskowana

� półpolerowana

� polerowana

www.uslugikamieniarskie.com

18/01/2017

13

Faktury obrobionych powierzchni kamienia

Faktura płomieniowa – posiada wygląd zbliżony do

wyglądu powierzchni naturalnego przełomu

(ślady działania płomienia i wysokiej temperatury).

Właściwości skał

www.uslugikamieniarskie.com

Wybrane cechy fizyczne i mechaniczne skał

Cechy fizyczne

Gęstość objętościowa skał:

� skały bardzo lekkie – ρρρρo <<<< 1500 kg/m3

� skały średnio lekkie – 1500 kg/m3 ≤≤≤≤ ρρρρo <<<< 2200 kg/m3

� skały ciężkie – 2200 kg/m3 ≤≤≤≤ ρρρρo <<<< 2600 kg/m3

� skały bardzo ciężkie – ρρρρo >>>> 2600 kg/m3

Właściwości skał

18/01/2017

14

Przewodność cieplna:

� skały tzw. zimne – λλλλ >>>> 0,76 W/(m⋅⋅⋅⋅K)

� skały tzw. ciepłe – λλλλ ≤≤≤≤ 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%

Właściwości skał

Cechy mechaniczne

Wytrzymałość na ściskanie:

� skały bardzo słabej wytrzymałości – Rc <<<< 15 MPa

� skały słabej wytrzymałości – 15 MPa ≤≤≤≤ Rc <<<< 60 MPa

� skały średniej wytrzymałości – 60 MPa ≤≤≤≤ Rc <<<< 120 MPa

� skały dużej wytrzymałości – 120 MPa ≤≤≤≤ Rc <<<< 200 MPa

� skały bardzo dużej wytrzymałości – Rc >>>> 200 MPa

Właściwości skał

18/01/2017

15

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

do wytrzymałości na ściskanie Rc

� Rr = 1/26 Rc,

� Rg = 1/6 Rc,

� Rt = 1/13 Rc

Właściwości skał

Cechy mechaniczne

Właściwości skał

Talk 1Bardzo miękki, rysuje się paznokciem

Gips, sól kamienna

2 Miękkie, rysują się paznokciem

Kalcyt 3Miękki, rysuje się ostrzem miedzianym

Fluoryt 4Dość twardy, rysuje się drutem stalowym

Apatyt 5Twardy, rysuje się nożem stalowym

18/01/2017

16

Właściwości skał18 Skaleń 6

Twarde, rysują szkło

Kwarc 7

Topaz 8

Bardzo twarde, przecinają szkłoKorund 9

Diament 10

Opracował: Grzegorz Bijak (C) 2004

Właściwości skał

Podstawowe cechy techniczne najczęściej stosowanych skał

SkałyRodzaj

kamienia

Gęstość

objętościowa

[g/cm3]

Wytrzymałość

na ściskanie

[MPa]

Ścieralność

(na tarczy

Boehmego)

Nasiąkliwość

wagowa

[%]

Twardość

(wg skali

Mohsa]

Magmowe

Granit

Bazalt

Porfir

Melafir

andezyt

2,30 - 2,75

2,60 - 3,20

≈ 2,55

2,40 – 2,70

2,40 – 2,90

100 – 220

160 – 300

100 – 200

130 – 200

120 – 200

0,06 – 0,23

0,09 – 0,19

-

0,07 – 0,15

0,22

0,1 – 0,7

0,1 – 0,7

-

0,1 – 0,7

0,1 – 0,7

6 – 7

6 – 8

-

7

6 – 7

18/01/2017

17

Właściwości skał

Podstawowe cechy techniczne najczęściej stosowanych skał

SkałyRodzaj

kamienia

Gęstość

objętościowa

[g/cm3]

Wytrzymałość

na ściskanie

[MPa]

Ścieralność

(na tarczy

Boehmego)

Nasiąkliwość

wagowa

[%]

Twardość

(wg skali

Mohsa]

Magmowe

Granit

Bazalt

Porfir

Melafir

andezyt

2,30 - 2,75

2,60 - 3,20

≈ 2,55

2,40 – 2,70

2,40 – 2,90

100 – 220

160 – 300

100 – 200

130 – 200

120 – 200

0,06 – 0,23

0,09 – 0,19

-

0,07 – 0,15

0,22

0,1 – 0,7

0,1 – 0,7

-

0,1 – 0,7

0,1 – 0,7

6 – 7

6 – 8

-

7

6 – 7

SkałyRodzaj

kamienia

Gęstość

objętościowa

[g/cm3]

Wytrzymałość

na ściskanie

[MPa]

Ścieralność

(na tarczy

Boehmego)

Nasiąkliwość

wagowa

[%]

Twardość

(wg skali

Mohsa]

Osadowe

Piaskowiec

Wapień

Dolomit

1,80 – 2,70

1,40 – 2,80

2,10 – 2,80

10 – 150

8 – 100

60 – 160

0,09 – 2,50

0,30 – 2,00

0,30 – 0,40

0,5 – 15

0,3 – 30

0,3 – 0,8

4 – 7

2 – 3

2 - 4

Metamorfi

czne

Marmur

Kwarc

1,90 – 2,80

2,30 – 2,75

80 – 150

200 – 300

0,20 – 0,40

0,04 – 0,12

0,1 – 0,5

0,1 – 0,5

3

7

Właściwości skał

Zakres stosowania kamienia

O przydatności kamienia do określonego celu decydują jego

cechy:

• fizyczne,

• mechaniczne,

• technologiczne,

• dekoracyjne.

18/01/2017

18

Zastosowanie materiałów kamiennych

Fundamenty - głównie ze skał magmowych oraz piaskowce ciężkie

na lepiszczu krzemionkowym, ewentualnie wapiennym, niekiedy

piaskowce lekkie i wapienie.

Zastosowanie materiałów kamiennych

Ściany zewnętrzne - skały tzw. ciepłe wapienie lekkie i tufy;

o ρo < 1800 kg/m3.

18/01/2017

19

Zastosowanie materiałów kamiennych

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

Zastosowanie materiałów kamiennych

Łupanka z piaskowca żółta, występuje jakokominkowa cięta z tyłu i dwustronnie łupana. Dostępna również w innych odcieniach

Licowanie ścian - płyty okładzinowe: piaskowce, granity, marmury,

trawertyny itd., skały o ładnym wyglądzie i dobrej mrozoodporności

Łupanka z piaskowca biało-kremowa

18/01/2017

20

Zastosowanie materiałów kamiennych

Licowanie ścian

cegiełka z piaskowca

elewacja z granitu

elewacja z marmuru

Zastosowanie materiałów kamiennych

Posadzki i schody - skały o małej ścieralności - głównie

magmowe, twarde piaskowce i marmury

18/01/2017

21

Zastosowanie materiałów kamiennych

Parapety, poręcze, obramowania - skały spełniające wymagania

estetyczne.

www.imperial.poznan.pl

Zastosowanie materiałów kamiennych

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

Pokrycia dachowe z łupka

18/01/2017

22

Zastosowanie materiałów kamiennych

Pokrycia dachowe z łupka

Zastosowanie materiałów kamiennych

Pokrycia dachowe z łupka

www.e-dach.pl

18/01/2017

23

Zastosowanie materiałów kamiennych

Zastosowanie w budownictwie kolejowym - tłuczeń i żwir na

podtorza; skały o dużej wytrzymałości mechanicznej, małej

ścieralności i wysokiej mrozoodporności.

Tłuczeń kwartycowy Żwir popielaty

Zastosowanie materiałów kamiennych

Zastosowanie w budownictwie drogowym

(głównie skały magmowe):• kostka brukowa, • tłuczeń, • krawężniki, • słupki itd.

Skały:

• o dużej wytrzymałości mechanicznej,• małej ścieralności, • dużej twardości, • wysokiej mrozoodporności.

18/01/2017

24

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

Kostka marmurowa beżowa w rozm. 4/6; czarna grafitowa 8/10

Nawierzchnie – Kostki

18/01/2017

25

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

Kamień polny łupany

Kamień polny cięty

18/01/2017

26

Zastosowanie materiałów kamiennych

Nawierzchnie – Kamień polny

Zastosowanie materiałów kamiennych

Nawierzchnie – Kamień polny

18/01/2017

27

Zastosowanie materiałów kamiennych

Nawierzchnie – Płyty chodnikowe

Zastosowanie materiałów kamiennych

Nawierzchnie – Płyty chodnikowe

18/01/2017

28

Zastosowanie materiałów kamiennychNawierzchnie – Szczecin

Kamień murowy stosowany do budowy murów oporowych, jako obrzeża ścieżek z kostki granitowej

Zastosowanie materiałów kamiennych

18/01/2017

29

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

18/01/2017

30

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

18/01/2017

31

Zastosowanie materiałów kamiennych

Płyta surowa lub z powierzchnią obrobioną; stanowi półfabrykat lub

produkt otrzymany w wyniku przecierania bloków i płyt kamiennych