Instrukcja do laboratorium „Materiały budowlane”   

 

 

                              Ćwiczenie 6, 7 

IIBZ 

 

 

- 1 - 

ĆWICZENIE 6,7 

 

MATERIAŁY KAMIENNE 

 
6.1. WPROWADZENIE 

Oznaczanie gęstości objętościowej wykonuje się jedną z następujących metod: 



metodą bezpośrednią na próbkach regularnych - gdy uwarstwienie, spękanie itp. cechy 

strukturalne materiału kamiennego nie stanowią przeszkody w uzyskaniu próbki mającej 
kształt prostej bryły geometrycznej (sześcianu, walca itp.); 



metodą hydrostatyczną - gdy materiał kamienny nie odpowiada postawionym wcześniej 

wymaganiom. 

Oznaczanie gęstości (ciężaru właściwego) wykonuje się w zależności od wymaganej 

dokładności pomiaru za pomocą: 

1. Piknometru. 
2.  Kolby Le Chateliera. 

W tabeli 6.1. podano podstawowe cechy techniczne najczęściej stosowanych w budownictwie 
materiałów kamiennych. 

Tab. 6.1. Podstawowe cechy techniczne materiałów kamiennych. 

 

Rodzaj skały 

Gęstość 
pozorna 

 

g/cm

3

 

Wytrzymał

ość na 

ściskanie

MPa 

Ścieralność 

na tarczy 

Böhmego 

cm 

Porowato

ść 

 

% 

Nasiąkliw

ość 

wagowa 

% 

Twardość 

wg skali 

Mohsa 

Granit, sjenit 

2,3

2,75 100250 0,060,23 0,11,2 0,10,7 67 

Dioryt, gabro 

2,7

3,1 120250 0,060,13 0,11,2 0,10,5 

- 

Bazalt, diabaz 

2,6

3,2 130300 0,090,19 0,20,9 0,10,7 68 

Porfir, melafir 

2,4

2,8 120240 0,070,15 0,21,5 0,10,7 

7 

Andezyt 

2,4

2,9 120240 0,080,22 0,31,5 0,10,6 67 

Piaskowiec zbity 
(kwarcyt) 

2,5

2,75 100300 0,040,12 0,52 0,10,5 

7 

Piaskowiec 

1,8

2,7 10150 0,052,50 0,525 0,215 47 

Wapień porowaty 

1,7

2,6 2060 

- 

0,5

35 0,530 23 

Wapień zbity 

2,6

2,8 40140 0,300,40 0,52 0,32 23 

Marmur 

1,9

2,8 80150 0,200,40 0,52 0,10,5 

3 

Dolomit 

2,1

2,8 40160 0,201,0 0,55 0,20,8 24 

Gnejs 

2,65

2,9 160280 0,100,12 0,43 0,10,6 

- 

Serpentynit 

2,6

2,75 140250 0,020,10 0,33 0,10,7 

- 

 

6.2. OZNACZANIE GĘSTOŚCI OBJĘTOŚCIOWEJ METODĄ HYDROSTATYCZNĄ 

Przyrządy. 

Do oznaczania gęstości objętościowej metodą hydrostatyczną są niezbędne 

następujące przyrządy: 

 suszarka pozwalająca utrzymać temperaturę (70 ± 5)°C; 

 naczynie próżniowe pozwalające na uzyskanie ciśnienia (2,0 ± 0,7)kPa z możliwością stopniowego 

zanurzania zawartych w nim próbek; 

 waga o dokładności ważenia co najmniej 0,01% masy, pozwalająca także ważyć próbkę w wodzie; 
 zlewka o pojemności 300 ml; 
 eksykator ze środkiem osuszającym. 

Instrukcja do laboratorium „Materiały budowlane”   

 

 

                              Ćwiczenie 6, 7 

IIBZ 

 

 

- 2 - 

 Z 

każdego elementu, bloku lub odłamka kamienia przeznaczonego do 

 

badań należy przygotować co najmniej sześć próbek w kształcie sześcianów, walców lub 
graniastosłupów. Powinny one być wycięte piłą diamentową lub wycięte z rdzenia. Objętość 
próbek obliczona na podstawie pomiarów geometrycznych powinna wynosić co najmniej 60 
ml. Dodatkowo stosunek pola powierzchni do objętości powinien być zawarty w granicach od 
0,08 mm

-1

 do 0,2 mm

-1

. Próbki należy ponumerować w sposób trwały. 

 

 

 

Rys. 6.1. Zestaw do oznaczania gęstości objętościowej  materiałów kamiennych. 

 
Przebieg oznaczania.  

1. Każdą próbkę wysuszyć do stałej masy w temperaturze (70 ± 5)°C i ostudzić w 

eksykatorze (m

d

). 

2. Włożyć próbki do naczynia próżniowego i stopniowo obniżać ciśnienie do uzyskania 

(2,0 ± 0,7)kPa = (15 ± 5)mmHg. Utrzymywać to ciśnienie przez (2 ± 0,2)h w celu 
eliminacji powietrza zawartego w porach otwartych próbek. 

3. Wprowadzić powoli zdemineralizowaną wodę o temperaturze (20 ± 5)°C do naczynia 

(czas całkowitego wprowadzenia, aż do całkowitego zanurzenia próbek, nie powinien 
być krótszy niż 15 min). Podczas wprowadzania wody utrzymywać ciśnienie (2,0 ± 
0,7)kPa.  

4. Następnie przywrócić w naczyniu ciśnienie atmosferyczne i pozostawić próbki pod 

wodą przez następne (24 ± 2)h. 

5.  Każdą próbkę: 

 zważyć w wodzie i odnotować masę w wodzie m

h

; 

 szybko wytrzeć wilgotną ściereczką i oznaczać masę m

s

 próbki nasyconej wodą.  

 

Obliczenie wyniku.  

Gęstość objętościowa (kg/m

3

) wyrażona jest przez stosunek masy suchej próbki do jej 

objętości, zgodnie ze wzorem: 

rh

h

s

d

b

m

m

m











 

Instrukcja do laboratorium „Materiały budowlane”   

 

 

                              Ćwiczenie 6, 7 

IIBZ 

 

 

- 3 - 

gdzie:  m

d

 - masa próbki wysuszonej do stałej masy, g; 

 

  m

s

 – masa próbki nasyconej wodą, g; 

 

  m

h

 – masa próbki w wodzie, g; 

   ρ

rh 

– gęstość wody w badanej temperaturze, g/cm

3

. 

7.1. OZNACZANIE GĘSTOŚCI W KOLBIE LE CHATELIERA 

 

Badanie gęstości w kolbie Le Chateliera daje 

wystarczającą dokładność pomiaru do celów budowlanych. 
Ogólny widok zestawu pomiarowego przedstawiono na rys. 
7.1. 

 

Rys. 7.1. Przyrządy do wyznaczania gęstości metodą Le Chateliera. 

Przyrządy: 

młynek kulowy, moździerz agatowy, moździerz ze stali utwardzonej; 
sito o wymiarze boku oczka kwadratowego 0,063 mm; 
suszarka szafkowa z urządzeniem do regulowania temperatury; 

waga analityczna; 
kolba Le Chateliera (rys. 7.2), kalibrowana w temperaturze 20°C; 
eksykator próżniowy; 

pompka próżniowa wodna lub olejowa; 
termostat pozwalający na utrzymanie stałej temperatury 20 1°C. 

Materiał kamienny należy rozdrobnić w młynku kulowym lub w moździerzu tak, aby 

całość przeszła przez sito o wymiarze boku oczka 0,063 mm. W razie zanieczyszczenia 
materiału kamiennego cząstkami  żelaza należy je usunąć magnesem. Wysuszyć 
sproszkowany materiał do stałej masy w temperaturze (70 ± 5)

o

C i odważyć masę m

e

 ok. 50 g 

z dokładnością do ± 0,1 g. 

 

Wykonanie oznaczenia. 

1. Objętościomierz Le Chateliera napełnić wodą dejonizowaną do poziomu 0.  
2. Dodać zważoną sproszkowaną próbkę o masie m

e

 do kolby w pięciu porcjach po 10 g 

każda. Należy upewnić się, że każda porcja zanurzyła się w cieczy.  

 

Rys. 7.2. Kolba Le Chateliera. 

Instrukcja do laboratorium „Materiały budowlane”   

 

 

                              Ćwiczenie 6, 7 

IIBZ 

 

 

- 4 - 

3. Po wprowadzeniu wszystkich porcji całość wymieszać w celu dyspersji 

sproszkowanej próbki w cieczy.  

4. Z  podziałki należy odczytać objętość  V

s

 cieczy wypartej przez masę  m

e

 

sproszkowanej próbki w mililitrach z dokładnością do 0,1 ml. Przed ustaleniem 
początkowego poziomu i końcowych odczytów objętości sprawdzić, czy temperatura 
otaczającego powietrza wynosi (20 ± 5)

o

C.  

 

Wynik badania.  

Gęstość (ciężar właściwy) ρ

r

 badanego materiału kamiennego wyraża się jako 

stosunek masy sproszkowanej suchej próbki m

e

 do objętości cieczy wypartej przez tę masę 

m

e

, zgodnie ze wzorem:  

rh

s

e

r

V

m









 

gdzie: m

e

  - masa sproszkowanej suchej próbki, wysuszonej do stałej masy, g; 

  V

s

  - objętość próbki wsypanej odpowiadająca objętości wypartej przez 

 

nią cieczy (odczyt na kolbie), cm

3

; 

 

  ρ

rh

 - gęstość wody w temperaturze badania, g/cm

3

.

 

 

Norma nakazuje wykonanie dwóch oznaczeń. Za wynik ostateczny przyjmuje się 

średnią arytmetyczną  gęstości (ciężarów właściwych) materiału kamiennego obliczoną dla 
obu próbek. Dopuszczalna różnica między wynikami dwóch wykonanych oznaczeń wynosi 
0,02 g/cm

3

. W razie jej przekroczenia oznaczanie należy powtórzyć. 

7.2. OZNACZANIE POROWATOŚCI OTWARTEJ I CAŁKOWITEJ

 

 

Do obliczenia szczelności i porowatości wykorzystuje się wcześniej przeprowadzone 

oznaczanie gęstości objętościowej i gęstości. 
 
Porowatość otwarta [%] jest wyrażona przez stosunek objętości porów otwartych 
do objętości próbki, zgodnie ze wzorem: 

p

0 

=

100







h

s

d

s

m

m

m

m

 

gdzie: m

d

 

- masa próbki wysuszonej do stałej masy, g; 

          m

s 

– masa próbki nasyconej wodą, g; 

          m

h

 

– masa próbki w wodzie, g; 

Porowatość całkowita [%] można opisać wzorem: 

 

p=

100

1

















r

b





 

gdzie: 

ρ

b

 

– gęstość objętościowa próbki, g/cm

3

; 

          

ρ

r

 

– gęstość próbki, g/cm

3

; 

 
 
Normy przedmiotowe: PN-EN 1936:2010 
 
 

Instrukcja do laboratorium „Materiały budowlane”   

 

 

                              Ćwiczenie 6, 7 

IIBZ 

 

 

- 5 - 

Grupa LP - ………/zespół ……… 

Data…………… 

1. ………………………… 
2. ………………………… 
3. ………………………… 
4. ………………………… 
 
 

 

 

Ćwiczenie 6 

OZNACZANIE  GĘSTOŚCI  OBJETOŚCIOWEJ  MATERIAŁÓW  BUDOWLANYCH  

METODĄ  HYDROSTATYCZNĄ 

 

Masa 

próbki 

suchej 

 

m

d

 

 

Masa 

próbki   

nasączonej  

w          

powietrzu 

m

s

 

Masa 

próbki  

nasączonej 

w wodzie 

 

m

h

 

Objętość 

 

V 

Gęstość        

objętościowa 

 



b

 

Próbk

a 

g g  g cm

3

 g/cm

3

 

1 

 

 

 

 

 

2 

 

 

 

 

 

3 

 

 

 

 

 

4 

 

 

 

 

 

5 

 

 

 

 

 

6 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Średnia:  

 
Rodzaj badanego materiału: ………………………… 

Temperatura badania [°C]: 

 

 

 

 

 

t = 

………….. 

Gęstość wody w temperaturze badania [g/cm

3

]: 

  

 

 

 

 



rh

 = 

…………..

 

Uwagi końcowe: ………………………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Instrukcja do laboratorium „Materiały budowlane”   

 

 

                              Ćwiczenie 6, 7 

IIBZ 

 

 

- 6 - 

Grupa LP - ………/zespół ……… 

Data…………… 

1. ………………………… 
2. ………………………… 
3. ………………………… 
4. ………………………… 
 

Ćwiczenie 7 

OZNACZANIE  GĘSTOŚCI  MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH  

W  KOLBIE  LE  CHATELIERA  

ORAZ  ICH  POROWATOŚCI 

 
 

Masa próbki

 m

e

 

Objętość 

V

s

 

Gęstość 



r

 

Próbk

a 

g cm

3

 g/cm

3

 

1 

 

 

 

2 

 

 

 

 

 

Średnia:  

 
 
Rodzaj badanego materiału: ………………………… 

Temperatura badania [°C]: 

 

 

 

 

 

t = 

………….. 

Gęstość wody w temperaturze badania [g/cm

3

]: 

  

 

 

 

 



rh

 = 

…………..

 

Porowatość otwarta  [%] 

p

0 

=

100







h

s

d

s

m

m

m

m

 = 

………….. 

Porowatość całkowita [%] 

p=

100

1

















r

b





 = 

………….. 

Uwagi końcowe: …………………………………………………………………