2011-12-22
KAMIEC
BUDOWLANY
dr inż. Izabela Hager
Budowa skał
Minerał - pierwiastek, związek lub jednorodna mieszanina pierwiastków
lub związków chemicznych w stanie stałym, utworzona
w wyniku procesów geologicznych.
Budowa minerałów: krystaliczna lub niekrystaliczna
}ð MineraÅ‚y jednoskÅ‚adnikowe, np.
grafit C
siarka S
miedz
Cu
}ð MineraÅ‚y wieloskÅ‚adnikowe, np:
kwarc SiO2,
magnezyt MgO,
sól kuchenna NaCl,
kalcyt CaCO3,
dolomit CaCO3·MgCO3,
muskowit KAl2[(OH)2AlSi3O10],
plagioklaz Ca[Al2Si2O8] & .
2 Kamień budowlany - Wykład 3
1
2011-12-22
Podstawowe minerały tworzące skały
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 (Å‚yszczyki, biotyt, muskowit),
" metakrzemiany (amfibole i pirokseny).
3 Kamień budowlany - Wykład 3
Struktura i tekstura skał
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.
4 Kamień budowlany - Wykład 3
2
2011-12-22
Podział skał
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 luz
ne (np. piaski i żwiry).
ze względu na skład chemiczny:
" skały kwaśne: > 65% SiO2, (np. granity),
" skały obojętne: 53 do 65% SiO2, (np. sjenity, dioryty),
" skały zasadowe: 44 do 53% SiO2, (np. bazalty, gabro),
" skały ultrazasadowe: < 44% SiO2, (np. piroksen).
5 Kamień budowlany - Wykład 3
1. Skały magmowe
- powstały w wyniku zakrzepnięcia albo krystalizacji magmy
Pośród skał magmowych wyróżniamy :
" s. m. głębinowe (plutoniczne),
" s. m. wylewne (wulkaniczne),
" s.m. żyłowe
6 Kamień budowlany - Wykład 3
3
2011-12-22
1. Skały magmowe właściwości
Gęstość
Wytrzymałość Twardość
Ścieralność Nasiąkliwość
pozorna
Rodzaj Skała na ściskanie w skali
[cm] [%]
fc [MPa] Mohsa
[g/cm3]
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
Magmowe
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
Zastosowania kamienia
Skały magmowe
PÅ‚yty drogowe
Kostka brukowa
Okładziny stopni
Posadzki
Krawężnik drogowy
Znaki geodezyjne
Bruk
Oflisy
PÅ‚yty poligonalne
4
2011-12-22
2. Skały osadowe
powstały wskutek osadzania się:
żð okruchów mineralnych,
żð osadów chemicznych
żð osadów organicznych
9 Kamień budowlany - Wykład 3
2. Skały osadowe
- sedymentacja
- diageneza
10 Kamień budowlany - Wykład 3
5
2011-12-22
2. Skały osadowe
A. osadowe okruchowe (luz
ne)
B. piaskowce
C. osadowe chemiczne
D. osadowe organogeniczne
11 Kamień budowlany - Wykład 3
2. Skały osadowe
A. osadowe okruchowe (luz
ne)
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.
-&
12 Kamień budowlany - Wykład 3
6
2011-12-22
2. Skały osadowe
Strefy występowania kruszywa naturalnego
A. osadowe okruchowe (luz
ne)
}ðStrefa północna - zÅ‚oża piaszczyste
pochodzenia lodowcowego
30%
}ðStrefa Å›rodkowa  zÅ‚oża
piaszczysto - żwirowe pochodzenia
wodno  lodowcowego
10%
}ðStrefa poÅ‚udniowa 
60 %
wysokojakościowe złoża żwirowo
piaskowe, pochodzenie rzeczne
13 Kamień budowlany - Wykład 3
2. Skały osadowe
A. osadowe okruchowe (luz
ne)
B. piaskowce
o ziarnach od 1-2 mm -> gruboziarniste,
o ziarnach od 0,5 do 1 mm -> drobnoziarniste
Lepiszcze: krzemionkowe, wapienne, ilaste i żelaziste
14 Kamień budowlany - Wykład 3
7
2011-12-22
2. Skały osadowe
A. osadowe okruchowe (luz
ne)
B. piaskowce
C. osadowe chemiczne
węglanowe
wapienie (czyste  100% CaCO3),
wapienie margliste (95 - 75% CaCO3),
margle ilaste (50- 25% CaCO3),
dolomity, dolomity wapienne, dolomity margliste.
siarczanowe (gips, alabaster)
chlorkowe (NaCl)
krzemionkowe
żelaziste
15 Kamień budowlany - Wykład 3
2. Skały osadowe
A. osadowe okruchowe (luz
ne)
B. piaskowce
C. osadowe chemiczne
D. osadowe organogeniczne
powstałe ze szczątków roślin i zwierząt
węglanowe: martwica wapienna, wapienie
otwornicowe, kreda piszÄ…ca, dolomit,
organogeniczne krzemionkowe: ziemia
okrzemkowa, gezy, opoki,
węgliste : torf, węgiel brunatny, węgiel kamienny,
bituminy, ropa naftowa, gaz ziemny.
16 Kamień budowlany - Wykład 3
8
2011-12-22
2. Skały osadowe
Gęstość
Wytrzymałość Twardość
Ścieralność Nasiąkliwość
Rodzaj Skała pozorna na ściskanie w skali
[cm] [%]
fc [MPa] Mohsa
[g/cm3]
Piaskowiec
1,8-2,70 10-150 0,09-2,50 0,5-15 4 do 7
Osadowe 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
3. Skały metamorficzne
18 Kamień budowlany - Wykład 3
9
2011-12-22
3. Skały metamorficzne (przeobrażone)
- powstały w wyniku przekształcenia skał magmowych
lub osadowych wskutek zmiany warunków
fizykochemicznych (temperatura, ciśnienie).
SKAA
A SKAA
A
WYJÅšCIOWA METAMORFICZNA
granit
gnejs
gnejs
wapień marmur
marmur
Å‚upki: fyllitowe,
skały ilaste
kwarcytowe
piaskowce kwarcyty
kwarcyt
19 Kamień budowlany - Wykład 3
3. Skały metamorficzne
Gęstość Wytrzymałość Twardość
Ścieralność Nasiąkliwość
Rodzaj Skała pozorna na ściskanie w skali
[cm] [%]
[g/cm3] fc [MPa] Mohsa
Marmur
1,90-2,80 80-150 0,20-0,40 0,1-0,5 3
Metamorficzne
Kwarcyt
2,30-2,75 200-300 0,04-0,12 0,1-0,5 7
10
2011-12-22
3. Skały metamorficzne - bentonit
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.
21 Kamień budowlany - Wykład 3
Wydobycie - kamieniołom
Wydobycie metodami
}ð górniczymi  podziemnymi
}ð odkrywkowymi  w kamienioÅ‚omach
22 Kamień budowlany - Wykład 3
11
2011-12-22
Eksploatacja
- zdjęcie nadkładów i zwietrzeliny
- odspojenie bloków od skały (urabianie)
- Å‚adowanie
- transport
Urabianie to oddzielanie bloków kamiennych
od calizny, co odbywa się ręcznie,
mechanicznie i za pomocą materiałów
wybuchowych.
Surowiec skalny:
" nieregularne bloki;
" bloki Å‚upane;
" bloki paserowane (obrabiane);
" bloki surowe handlowe;
" płyty przetarte surowe
" tłuczeń, grys.
23 Kamień budowlany - Wykład 3
Obróbka kamienia - cięcie
Trak wahadłowy
Trak wielolinowy
Zalety:
Trak wielopiłowy
-woda zużycie ok. 15 l/min na linę;
- lepsza jakość powierzchni,
- szybkość cięcia (20 - 40 cm/h),
- Zajmowana powierzchnia
24 Kamień budowlany - Wykład 3
12
2011-12-22
Obróbka kamienia - faktura powierzchni
- Å‚upana
- grotowana (szpicowana)
- krzesana
- gradzinowana
- groszkowana
- dłutowana
- szlifowana
- piaskowana
- płomieniowa
- polerowana matowa
- polerowana
25 Kamień budowlany - Wykład 3
Zastosowania kamienia
13
2011-12-22
Zastosowanie kamienia naturalnego w
budownictwie
}ð Bloki, pÅ‚yty surowe (mury noÅ›ne, fundamenty)
}ð PÅ‚yty do okÅ‚adzin zewnÄ™trznych
}ð PÅ‚yty posadzkowe zewnÄ™trzne i wewnÄ™trzne
}ð Podokienniki zewnÄ™trzne i wewnÄ™trzne
}ð Stopnie i okÅ‚adziny schodów
}ð PÅ‚yty cokoÅ‚owe
}ð Kostka drogowa, k. brukowa
}ð Krawężniki drogowe
}ð PÅ‚yty chodnikowe,
}ð SÅ‚upki graniczne i znaki geodezyjne
}ð Kruszywa& &
}ð Surowce& .
27 Kamień budowlany - Wykład 3
Zastosowanie kamienia naturalnego 
kruszywa do betonu
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
do zapraw i betonów
(udział ok. 70% obj.),
Kruszywa Å‚amane
- miał 0 - 4 mm
- kliniec 4 - 31,5 mm
- tłuczeń 31,5 - 63 mm
- niesort (miał + kliniec + tłuczeń)
- kamień łamany 63 - 250 mm
28 Kamień budowlany - Wykład 3
14
2011-12-22
Zastosowanie kamienia naturalnego 
kruszywa
Drogi kolejowe
" drogownictwo i kolejnictwo
" nawierzchnie drogowe bitumiczne,
" warstwy filtracyjne i drenażowe,
" budowle wodne i mostowe,
" kolumny żwirowe,
29 Kamień budowlany - Wykład 3
Zastosowania kamienia naturalnego 
surowiec do wytwarzania spoiw
mineralnych;
surowiec do wytwarzania materiałów
termoizolacyjnych;
surowiec do wytwarzania ceramiki;
surowiec do wytwarzania szkła;
surowiec metalurgiczny;
30 Kamień budowlany - Wykład 3
15
2011-12-22
Zastosowanie kamienia naturalnego
 ropa naftowa
Tworzywa sztuczne
Ropa naftowa ciekła kopalina, złożona z
mieszaniny naturalnych węglowodorów
gazowych, ciekłych i stałych (bituminów),
z niewielkimi domieszkami azotu, tlenu,
siarki i zanieczyszczeń
Bitumy
31 Kamień budowlany - Wykład 3
Zagadnienia do opracowania:
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.
32 Kamień budowlany - Wykład 3
16
2011-12-22
Literatura
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
A
ączności, Warszawa 2004
33 Kamień budowlany - Wykład 3
17