2011-12-22

1

KAMIEŃ BUDOWLANY

dr inż. Izabela Hager

Budowa skał



Minerały jednoskładnikowe, np.

grafit C
siarka S

miedź Cu



Minerały wieloskładnikowe, np:

kwarc SiO

2

,

magnezyt MgO,

sól kuchenna NaCl,
kalcyt CaCO

3

,

dolomit CaCO

3

·MgCO

3,

muskowit KAl

2

[(OH)

2

AlSi

3

O

10

],

plagioklaz

Ca[Al

2

Si

2

O

8

] ….

2

Kamień budowlany - Wykład 3

Minerał - pierwiastek, związek lub jednorodna mieszanina pierwiastków
lub związków chemicznych w stanie stałym, utworzona
w wyniku procesów geologicznych.

Budowa minerałów: krystaliczna lub niekrystaliczna

2011-12-22

2

Podstawowe minerały tworzące skały

Kamień budowlany - Wykład 3

3

Skała zespół różnych minerałów lub wielu osobników
jednego minerału, powstały w wyniku naturalnego procesu
geologicznego.

Podstawowe minerały tworzące skały:
• kwarc,
• kalcyt ,
• glinokrzemiany bezwodne

(np.: plagioklaz, ortoklaz),

• glinokrzemiany uwodnione

(łyszczyki, biotyt, muskowit),

• metakrzemiany

(amfibole i pirokseny).

Struktura i tekstura skał

Kamień budowlany - Wykład 3

4

Struktura opisuje sposób wykształcenia składników
skały.

Na

pojęcie

to

składa

się

zespół

cech,

określający

wielkości

poszczególnych

ziaren

mineralnych, stopień ich prawidłowości krystalicznej
oraz stosunki wielkościowe ziaren poszczególnych
składników skały.

Tekstura jest sposób przestrzennego rozmieszczenia
składników w skale. Tekstura obejmuje zarówno
sposób uporządkowania składników, jak też sposób
wypełnienia przez nie przestrzeni.

2011-12-22

3

Podział skał

Kamień budowlany - Wykład 3

5

ze względu na pochodzenie:

•

magmowe,

•

osadowe,

•

metamorficzne

ze względu na stan skupienia:

•

skały lite (np. granity, bazalty, gnejsy, piaskowce),

•

skały zwięzłe (np. gliny i iły),

•

skały luźne (np. piaski i żwiry).

ze względu na skład chemiczny:

•

skały kwaśne: > 65% SiO

2

, (np. granity),

•

skały obojętne: 53 do 65% SiO

2

, (np. sjenity, dioryty),

•

skały zasadowe: 44 do 53% SiO

2

, (np. bazalty, gabro),

•

skały ultrazasadowe: < 44% SiO

2

, (np. piroksen).

1. Skały magmowe

Kamień budowlany - Wykład 3

6

- powstały w wyniku zakrzepnięcia albo krystalizacji magmy

Pośród skał magmowych wyróżniamy :
• s. m. głębinowe (plutoniczne),
• s. m. wylewne (wulkaniczne),
• s.m. żyłowe

2011-12-22

4

Rodzaj

Skała

Gęstość

pozorna

[g/cm

3

]

Wytrzymałość

na ściskanie

fc [MPa]

Ścieralność

[cm]

Nasiąkliwość

[%]

Twardość

w skali

Mohsa

Granit

2,30-2,75

100-220

0,06-0,23

0,1-0,7

6 do 7

Bazalt

2,60-3,20

160-300

0,09-0,19

0,1-0,7

6 do 8

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

0,1-0,6

6 do 7

Magmowe

1. Skały magmowe właściwości

Zastosowania kamienia
Skały magmowe

Kostka brukowa

Płyty drogowe

Krawężnik drogowy

Bruk

Posadzki

Płyty poligonalne

Znaki geodezyjne

Okładziny stopni

Oflisy

2011-12-22

5

powstały wskutek osadzania się:



okruchów mineralnych,



osadów chemicznych



osadów organicznych

2. Skały osadowe

Kamień budowlany - Wykład 3

9

2. Skały osadowe

Kamień budowlany - Wykład 3

10

- sedymentacja

- diageneza

2011-12-22

6

2. Skały osadowe

Kamień budowlany - Wykład 3

11

A.

osadowe okruchowe

(luźne)

B.

piaskowce

C.

osadowe chemiczne

D.

osadowe organogeniczne

2. Skały osadowe

Kamień budowlany - Wykład 3

12

A.

osadowe okruchowe (luźne)

a) gliny, iły ziarna <0,01mm

b) piaski ziarna do 2 mm

c) żwiry ziarna > 2mm,

d) pospółka będąca mieszaniną piasku i żwiru

e) głazy narzutowe

Zastosowania:
- Kruszywa do zapraw i betonów,
- Surowiec,
- Materiał dla drogownictwa.
-…

2011-12-22

7

2. Skały osadowe
Strefy występowania kruszywa naturalnego

Kamień budowlany - Wykład 3

13



Strefa północna - złoża piaszczyste

pochodzenia lodowcowego



Strefa środkowa – złoża

piaszczysto - żwirowe pochodzenia
wodno – lodowcowego



Strefa południowa –

wysokojakościowe złoża żwirowo
piaskowe, pochodzenie rzeczne

30%

10%

60 %

A.

osadowe okruchowe (luźne)

2. Skały osadowe

Kamień budowlany - Wykład 3

14

A.

osadowe okruchowe (luźne)

B.

piaskowce

o ziarnach od 1-2 mm -> gruboziarniste,

o ziarnach od 0,5 do 1 mm -> drobnoziarniste

Lepiszcze: krzemionkowe, wapienne, ilaste i żelaziste

2011-12-22

8

2. Skały osadowe

Kamień budowlany - Wykład 3

15

A.

osadowe okruchowe

(luźne)

B.

piaskowce

C.

osadowe chemiczne

węglanowe

wapienie (czyste – 100% CaCO

3

),

wapienie margliste (95 - 75% CaCO

3

),

margle ilaste (50- 25% CaCO

3

),

dolomity, dolomity wapienne, dolomity margliste.

siarczanowe (gips, alabaster)
chlorkowe (NaCl)
krzemionkowe
żelaziste

2. Skały osadowe

Kamień budowlany - Wykład 3

16

A.

osadowe okruchowe

(luźne)

B.

piaskowce

C.

osadowe chemiczne

D.

osadowe organogeniczne

powstałe ze szczątków roślin i zwierząt

węglanowe: martwica wapienna, wapienie

otwornicowe, kreda pisząca, dolomit,
organogeniczne krzemionkowe: ziemia
okrzemkowa, gezy, opoki,

węgliste : torf, węgiel brunatny, węgiel kamienny,

bituminy, ropa naftowa, gaz ziemny.

2011-12-22

9

Rodzaj

Skała

Gęstość

pozorna

[g/cm

3

]

Wytrzymałość

na ściskanie

fc [MPa]

Ścieralność

[cm]

Nasiąkliwość

[%]

Twardość

w skali

Mohsa

Piaskowiec 1,8-2,70

10-150

0,09-2,50

0,5-15

4 do 7

Wapień

1,40-2,80

8-100

0,30-2,00

0,3-30

2 do 3

Dolomit

2,10-2,80

60-160

0,30-0,40

0,3-0,8

2 do 4

Osadowe

2. Skały osadowe

3. Skały metamorficzne

Kamień budowlany - Wykład 3

18

2011-12-22

10

3. Skały metamorficzne (przeobrażone)

Kamień budowlany - Wykład 3

19

- powstały w wyniku przekształcenia skał magmowych
lub

osadowych

wskutek

zmiany

warunków

fizykochemicznych (temperatura, ciśnienie).

granit

gnejs

wapień

marmur

skały ilaste

łupki: fyllitowe,

kwarcytowe

piaskowce

kwarcyty

SKAŁA

SKAŁA

WYJŚCIOWA

METAMORFICZNA

gnejs

kwarcyt

marmur

Rodzaj

Skała

Gęstość

pozorna

[g/cm

3

]

Wytrzymałość

na ściskanie

fc [MPa]

Ścieralność

[cm]

Nasiąkliwość

[%]

Twardość

w skali

Mohsa

Marmur

1,90-2,80

80-150

0,20-0,40

0,1-0,5

3

Kwarcyt

2,30-2,75

200-300

0,04-0,12

0,1-0,5

7

Metamorficzne

3. Skały metamorficzne

2011-12-22

11

Kamień budowlany - Wykład 3

21

Bentonit - skała powstała z przeobrażenia tufów i tufitów, barwy białej,
żółtawej lub brunatnej

• Uszczelnianie składowisk odpadów;
• Stabilizacja ścian szczelinowych;
• Uszczelnianie wałów przeciwpowodziowych, zbiorników i zapór ziemnych,
kanałów, torowisk drogowych i kolejowych w obszarach chronionych,
uszczelnianie obiektów magazynowych substancji ropopochodnych i innych.

3. Skały metamorficzne - bentonit

Wydobycie - kamieniołom

Kamień budowlany - Wykład 3

22

Wydobycie metodami



górniczymi – podziemnymi



odkrywkowymi – w kamieniołomach

2011-12-22

12

Eksploatacja

Kamień budowlany - Wykład 3

23

- zdjęcie nadkładów i zwietrzeliny
- odspojenie bloków od skały (urabianie)
- ładowanie
- transport

Urabianie to oddzielanie bloków kamiennych
od calizny, co odbywa się ręcznie,
mechanicznie i za pomocą materiałów
wybuchowych.

Surowiec skalny:
• nieregularne bloki;
• bloki łupane;
• bloki paserowane (obrabiane);
• bloki surowe handlowe;
• płyty przetarte surowe
• tłuczeń, grys.

Obróbka kamienia - cięcie

Kamień budowlany - Wykład 3

24

Trak wahadłowy

Trak wielopiłowy

Trak wielolinowy

Zalety:
-woda zużycie ok. 15 l/min na linę;
- lepsza jakość powierzchni,
- szybkość cięcia (20 - 40 cm/h),
- Zajmowana powierzchnia

2011-12-22

13

Obróbka kamienia - faktura powierzchni

Kamień budowlany - Wykład 3

25

- łupana
- grotowana (szpicowana)
- krzesana
- gradzinowana
- groszkowana
- dłutowana
- szlifowana
- piaskowana
- płomieniowa
- polerowana matowa
- polerowana

Zastosowania kamienia

2011-12-22

14

Zastosowanie kamienia naturalnego w
budownictwie

Kamień budowlany - Wykład 3

27



Bloki, płyty surowe

(mury nośne, fundamenty)



Płyty do okładzin zewnętrznych



Płyty posadzkowe zewnętrzne i wewnętrzne



Podokienniki zewnętrzne i wewnętrzne



Stopnie i okładziny schodów



Płyty cokołowe



Kostka drogowa, k. brukowa



Krawężniki drogowe



Płyty chodnikowe,



Słupki graniczne i znaki geodezyjne



Kruszywa……



Surowce….

Zastosowanie kamienia naturalnego –
kruszywa do betonu

Kamień budowlany - Wykład 3

28

Kruszywa niekruszone

- piasek zwykły 0 - 2 mm (k. drobne)

- żwir 2 - 63 mm (do 4, 8, 16 lub 32 mm)

- pospółka 0 - 63 mm (piasek + żwir)

- otoczaki 63 - 250 mm

Kruszywa łamane

- miał 0 - 4 mm

- kliniec 4 - 31,5 mm

- tłuczeń 31,5 - 63 mm

- niesort (miał + kliniec + tłuczeń)

- kamień łamany 63 - 250 mm

do zapraw i betonów

(udział ok. 70% obj.),

2011-12-22

15

Zastosowanie kamienia naturalnego –
kruszywa

Kamień budowlany - Wykład 3

29

•

drogownictwo i kolejnictwo

•

nawierzchnie drogowe bitumiczne,

•

warstwy filtracyjne i drenażowe,

•

budowle wodne i mostowe,

•

kolumny żwirowe,

Drogi kolejowe

Zastosowania

kamienia naturalnego

–

Kamień budowlany - Wykład 3

30

surowiec do wytwarzania spoiw
mineralnych;
surowiec do wytwarzania materiałów
termoizolacyjnych;
surowiec do wytwarzania ceramiki;
surowiec do wytwarzania szkła;
surowiec metalurgiczny;

2011-12-22

16

Zastosowanie kamienia naturalnego

– ropa naftowa

Kamień budowlany - Wykład 3

31

Tworzywa sztuczne

Bitumy

Ropa naftowa– ciekła kopalina, złożona z
mieszaniny naturalnych węglowodorów
gazowych, ciekłych i stałych (bituminów),
z niewielkimi domieszkami azotu, tlenu,
siarki i zanieczyszczeń

Zagadnienia do opracowania:

Kamień budowlany - Wykład 3

32

1. Zastosowanie kamienia (z przykładami) w

budownictwie: ogólnym, mostowym i wodnym,
kolejnictwie, drogownictwie.

2. Podział skał ze względu na pochodzenie z

przykładami zastosowania w budownictwie.

3. Rodzaje i zastosowanie kruszyw kamiennych.

4. Kamień naturalny jako surowiec.

2011-12-22

17

Literatura

Kamień budowlany - Wykład 3

33

Kamieniarstwo H. Wilckle, W. Thunig, Warszawa

1997, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne.

Praca zbiorowa pod redakcją B. Stefańczyka:

Budownictwo ogólne. Tom I: Materiały i wyroby
budowlane, Arkady, Warszawa 2005 lub wyd.2 z
roku 2007

Furtak K., Śliwiński J.: Materiały budowlane w

mostownictwie, Wydawnictwa Komunikacji i
Łączności, Warszawa 2004