Materiały pomocnicze do nauki przedmiotu „Materiały budowlane” na kierunku „Budownictwo” na Wydziale Inżynierii WAT. Na prawach rękopisu. Prawa autorskie zastrzeżone. Wyrażam zgodę na kserowanie wyłącznie na potrzeby studentów Wydziału Inżynierii WAT. mgr inż. Tadeusz Błażejewicz Wydanie 2012r.

NATURALNE MATERIAŁY KAMIENNE

Ze względu na małą nasiąkliwość i wysoką wytrzymałość kamień jest najtrwalszym materiałem budowlanym. Jego znaczenie w budownictwie spadło po wynalezieniu betonu, który wyeliminował 2 istotne wady kamienia: trudności i pracochłonność przy obróbce oraz wbudowaniu kamienia, a także małą dostępność i wysoką cenę. Z budownictwa drogowego kamień został prawie wyeliminowany ze względu na polerowalność i wynikający stąd spadek współczynnika tarcia przy dużym natężeniu ruchu. W ostatnich latach w Polsce nastąpił renesans zastosowania kamienia jako materiału na okładziny elewacji i ścian wewnętrznych oraz posadzki w reprezentacyjnych budynkach użyteczności publicznej (banki, siedziby dużych firm, hotele itp.). Naturalne materiały kamienne stosuje się w postaci gotowych wyrobów (najczęściej płyt) oraz kruszyw. Wyroby kamienne otrzymuje się najczęściej poprzez mechaniczne urabianie bloków w kamieniołomach (kopalniach odkrywkowych), łupanie lub pocięcie piłami diamentowymi na mokro oraz obróbkę powierzchni. W zależności od rodzaju zastosowanej obróbki powierzchni (udarowa, ścierna czy płomieniowa) oraz zastosowanych narzędzi i dokładności obróbki uzyskuje się różne faktury kamienia: łupaną, grotowaną, groszkowaną, dłutowaną, krzesaną, piłowaną, szlifowaną, półpolerowaną, polerowaną i płomieniową. Rodzaj faktury ma wpływ na wygląd kamienia, na jego trwałość (powierzchnie polerowane maja mniejszą nasiąkliwość) oraz na współczynnik tarcia materiałów posadzkarskich i drogowych.

1. RODZAJE SKAŁ.

Skały ze względu na pochodzenie dzieli się na magmowe (głębinowe i wylewne), osadowe i przeobrażone (metamorficzne). Skały magmowe powstały przez zastygnięcie roztopionej skorupy ziemskiej (magmy). Skały głębinowe, które stygły wolniej (w głębi skorupy ziemskiej) są na ogół wyraźnie krystaliczne (granit, sjenit, dioryt, gabro). Skały wylewne, które gwałtownie zastygły na powierzchni Ziemi są często bezpostaciowe (bazalt) lub o strukturze porfirowej (andezyt, porfir). Skały osadowe powstały wskutek osadzania się produktów wietrzenia innych skał (piaskowce), szczątków roślin lub zwierząt (wapienie, trawertyn) lub osadów chemicznych (gips). Skały metamorficzne powstały wskutek oddziaływania ciśnienia i temperatury na inne rodzaje skał (marmury powstałe z wapieni, gnejsy z granitów, kwarcyty z piaskowców). Skały mogą składać się z 1 minerału lub z mieszaniny minerałów. Minerałem nazywa się substancję o stałym składzie chemicznym i stałych właściwościach, powstałą w przyrodzie. Minerały można rozpoznawać na drodze badań mikroskopowych (pod mikroskopem mineralogicznym, umożliwiającym pomiary kątów i wymiarów sieci krystalizacyjnej). Niektóre minerały, w tym podstawowe minerały skałotwórcze są na tyle charakterystyczne, że można je rozpoznać wizualnie oraz na podstawie uproszczonych badań petrograficznych - na podstawie barwy, połysku, przełomu, przezroczystości i rodzaju budowy, obserwowanej przez lupę na świeżym przełomie skały (budowa krystaliczna, ziarnista, bezpostaciowa) oraz pomiaru twardości. Twardość minerałów i skał określa się według skali Mohsa, w której poszczególnym minerałom przypisano następujące stopnie twardości: 1 - talk, 2 - gips, 3 - kalcyt, 4 - fluoryt, 5 - apatyt, 6 - ortoklaz, 7 - kwarc, 8 - topaz, 9 - korund, 10 - diament. Dla określenia twardości należy spróbować zarysować badaną skałę minerałem ze skali Mohsa: minerał twardszy od skały pozostawi na niej rysę, a minerał bardziej miękki barwną kreskę. Do najczęściej spotykanych minerałów skałotwórczych należą:

• kwarc (SiO₂); występuje w postaci ziaren (piasku) lub kryształów (górskich), o przełomie muszlowym. tłustym połysku, przezroczysty, bezbarwny lub biały do szarego, o twardości 7; jest jednym z głównych składników piaskowców, kwarcytów i granitów;

• ortoklaz (skaleń potasowy, glinokrzemian potasowy K₂O.Al₂O₃.6SiO₂) o barwie różowej lub białej, połysku perłowym, doskonałej łupliwości wzdłuż płaszczyzn kryształów, twardości 6, podatny na wietrzenie; występuje w granitach barwy różowej;

• plagioklaz (skaleń sodowy); barwy szarej, o właściwościach zbliżonych do ortoklazu (gorszej łupliwości); występuje w granitach barwy szarej, andezycie i gnejsach);

• kalcyt (węglan wapnia); bezbarwny przezroczysty lub dowolnie zabarwiony nie przezroczysty, krystaliczny lub bezpostaciowy, o twardości 3, cechą charakterystyczną jest reakcja z 10% kwasem solnym (burzenie się wskutek wydzielania CO₂);

• miki (uwodnione glinokrzemiany): muskowit (mika potasowa), białosrebrzysta, o doskonałej łupliwości na cienkie blaszki, o połysku perłowym, o twardości 2,5; biotyt (mika sodowa) brunatna, czarna lub zielona, o twardości 3; hornblenda - barwy czarnej, o łupliwości słupowej i twardości 5; miki występują w granitach i andezycie, nadając im charakterystyczne czarne cętki).

Skład mineralogiczny skał może się wahać w szerokich granicach, dlatego dla skał o tej samej nazwie wygląd zewnętrzny i właściwości mogą się bardzo różnić (np.: granit szary, czerwony, czarny). Właściwości skał zależą od kamieniołomu oraz od położenia w złożu (od góry zalegają skały bardziej zwietrzałe). Producent materiałów kamiennych powinien udostępniać specyfikację techniczną (Certyfikat złoża) określającą właściwości eksploatowanego kamienia.

2. WŁAŚCIWOŚCI I ZASADY WBUDOWYWANIA MATERIAŁÓW KAMIENNYCH

Najlepszymi właściwościami technicznymi charakteryzują się skały magmowe. Mają one najwyższą wytrzymałość na ściskanie (bazalt 160 ÷ 300 MPa, granit 100 ÷ 220 MPa), najniższą nasiąkliwość (poniżej 1%, granit poniżej 0,5%), najlepszą mrozoodporność, gęstość od 2400 kg/m³ do 3200 kg/m³. Skały przeobrażone mają właściwości pośrednie pomiędzy osadowymi i magmowymi (wytrzymałość na ściskanie dla marmuru 80 ÷ 150 MPa, dla kwarcytu 160 ÷ 210 MPa). Najsłabsze mechanicznie i najbardziej nasiąkliwe (najmniej trwałe) są skały osadowe. Wśród tych skał występuje największe zróżnicowanie właści-wości, zależne od gęstości pozornej, wad kamienia i rodzaju spoiwa skały (wy-trzymałość na ściskanie piaskowców 10 ÷ 150 MPa, wapieni 8 ÷ 100 MPa, nasiąkliwość piaskowców 0,3 ÷ 5%, wapieni 0,3 ÷ 26%). Kamień należy do materiałów kruchych → stosunek wytrzymałości na rozciąganie do wytrzy-małości na ściskanie jest rzędu 1/26. Dlatego też płyty kamienne posadzkowe muszą być przyklejone całopowierzchniowo, aby nie występowały strefy nie podparte (zwłaszcza w narożach), w których występowałyby w kamieniu naprężenia rozciągające. Przy wykonywaniu posadzek z płyt kamiennych podkład musi być nie sprężynujący oraz stabilny wymiarowo (skurcz podkła-dów betonowych stabilizuje się po około 4 miesiącach od wykonania). Im większe wymiary płyt, tym większa musi być sztywność podkładu. Grubość płyt musi być dobrana do przewidywanych obciążeń posadzki, ale nie mniejsza niż:

• dla posadzek zewnętrznych z granitu, sjenitu, marmuru, dolomitu lub wapienia zbitego - 20 mm;

• dla posadzek zewnętrznych z piaskowca - 30 mm;

• dla posadzek wewnętrznych - jak wyżej; dopuszcza się najmniejszą grubość płyt 10 mm (za wyjątkiem piaskowca).

Kamień jest dobrym przewodnikiem ciepła i przegrody ścienne zawiera-jące warstwy kamienne wymagają ocieplenia. Kamień nie jest paroprzepu-szczalny (zwłaszcza skały magmowe), dlatego pomieszczenia, gdzie płyty są przyklejone do ścian całopowierzchniowo (od wewnątrz), wymagają wentylacji. Na elewacjach płyty kamienne są obecnie mocowane prawie wyłącznie za po-mocą różnych systemów kotew nierdzewnych, z pozostawieniem szczeliny wen-tylacyjnej pod płytą kamienną. Stosowane dawniej mocowanie płyt na zalewkę z zaprawy cementowej powodowało gromadzenie się pod kamieniem dyfun-dującej przez przegrodę ścienną pary wodnej i odspajanie płyt wskutek zamarza-nia wody. Odspajaniu się płyt elewacyjnych mocowanych całopowierzchniowo na zaprawie cementowej sprzyjały również ruchy termiczne płyt. Skały mają zróżnicowane współczynniki rozszerzalności termicznej nawet w obrębie tego samego rodzaju skały (np.: granity 2 ÷ 16.10^-6/K, piaskowce 6 ÷ 18.10^-6/K, marmury 1,5 ÷ 22.10^-6/K). Przy zastosowaniu materiałów kamiennych na zewnątrz (elewacje) oraz na posadzki z ogrzewaniem podłogowym należy na podstawie znajomości współczynnika rozszerzalności termicznej wyliczyć wy-dłużenie cieplne płyt oraz rozstaw i szerokość dylatacji termicznych. W pomieszczeniach o stałej temperaturze, przy wymiarach powierzchni nie przekraczających około 10 metrów i przy zastosowaniu kamienia o niskiej rozszerzalności termicznej, dylatacji na ogół nie wykonuje się, gdyż dzięki wysokiej wytrzymałości na ściskanie kamień jest w stanie przenieść powstające naprężenia termiczne. Ponieważ wyroby kamienne jako materiały stworzone siłami przyrody mogą się w poszczególnych partiach różnić wyglądem zewnętrznym, podczas zawierania umowy na wykonanie robót kamieniarskich lub dostawę wyrobów celowym jest zatwierdzenie wzorca wyglądu zewnę-trznego. Ewentualne reklamacje na wyroby powinny być złożone przez wbudo-waniem materiałów kamiennych, ponieważ później trudno jest udowodnić, że na wystąpienie wad nie miał wpływu sposób wbudowania. Na wady ukryte rekla-mację można złożyć również w terminach późniejszych. Materiały należy wbu-dowywać zgodnie z ich przeznaczeniem określonym w normach. Kamień w murze powinien być ułożony tak, jak leżał w złożu (siły ściskające powinny być prostopadłe do uwarstwień). Niektóre rodzaje kamieni po wydobyciu, przed wbudowaniem powinny być sezonowane (np.: wapienie lekkie - do roku czasu). Korzystniejszym jest przyklejanie płyt kamiennych na zaprawach klejących do kamienia, a nie na tradycyjnych zaprawach cementowych lub cementowo-wapiennych. Należy stosować zaprawy klejące do płyt wielkoformatowych (o konsystencji półpłynnej), elastyczne, na zewnątrz - mrozoodporne, a dla kamieni o jasnej barwie - zaprawy klejące na bazie białego cementu i wapna trasowego, nie powodujące przebarwień (zaprawa do jasnych kamieni). Na zewnątrz kamień powinien być wbudowany w taki sposób, aby z jego powierzchni mogła odparowywać wilgoć, w przeciwnym razie mogą wystąpić złuszczenia mrozowe.

3. WADY WEWNĘTRZNE SKAŁ.

Sztych jest to włoskowate, prawie niewidoczne lokalne pęknięcie wyrobu kamiennego, dyskwalifikujące gotowy wyrób. Płyta kamienna ze sztychem może rozłamać się przy niewielkim nacisku. Sztychy występują często w marmurach i wapieniach.

Kawerna jest to jamiste wgłębienie w skale, puste lub wypełnione gliną lub okruchami skały, często w tym samym kolorze. Mogą one ujawnić się podczas obróbki lub dopiero po wbudowaniu, pod wpływem działania opadów i mrozu. Występują dosyć często w piaskowcach.

Przerost jest to warstwa utworzona z innej skały. Szczególnie groźne są przerosty wypełnione materiałem ilastym, gdyż w tym miejscu wytrzymałość na zginanie jest bliska zeru. Przerosty są niedopuszczalną wadą w gotowym elemencie kamiennym. Występują często w granitach i marmurach.

Wtrącenie jest to skupisko utworzone z innej skały (np.: buły krzemienne w wapieniach).

Zwietrzelina jest to część skały, często o zmienionym wyglądzie, która wskutek wietrzenia utraciła właściwości typowe dla danej skały.

Plama jest to miejsce w skale nietypowe dla danej skały (np.: kontrastowej barwy), odróżniające się wzrokowo od jej typowego wygladu zewnętrznego.

Pęknięcie jest to uszkodzenie struktury kamienia objawiające się głuchym dźwiękiem przy uderzeniu młotkiem.

4. KOROZJA MATERIAŁÓW KAMIENNYCH.

Kamień ulega korozji pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych.

a) Korozja mrozowa.

Zachodzi ona pod wpływem zamarzania wody w porach kamienia. Zwiększenie objętości wody o 9% podczas zamarzania wywołuje naprężenia rozciągające w powierzchniowej strefie kamienia. Objawem korozji mrozowej jest głównie łuszczenie się wyrobów kamiennych. Tam, gdzie woda może wnikać w pęknięcia lub otwory w wyrobach, mogą występować również zarysowania. Aby wystąpiło mrozowe łuszczenie się powierzchni kamienia, pory muszą być wypełnione wodą w co najmniej 80%. Dlatego najbardziej podatne na zniszczenia mrozowe są skały o podwyższonej nasiąkliwości i drobnoziarnistej strukturze. Skały polerowane są mniej nasiąkliwe, bo woda je słabiej zwilża. Obniżenie nasiąkliwości i poprawę mrozoodporności można uzyskać poprzez hydrofobizację powierzchni wyrobów kamiennych żywicami silikonowymi. Zastosowane środki impreg-nujące muszą być paroprzepuszczalne. Zabieg taki stosuje się często w przypadku elewacji z piaskowców, jest on skuteczny na okres od 4 do 10 lat.

b) Korozja termiczna.

Zachodzi ona w skałach złożonych z kilku minerałów, różniących się współczynnikami rozszerzalności termicznej (np.: w granitach). Przy zmia-nach temperatury otoczenia (szczególnie dużych na powierzchniach nasłone-cznionych) kryształy poszczególnych minerałów rozszerzają się w różnym stopniu, a na powierzchniach ich styku występują naprężenia ścinające. Po pewnym czasie, wskutek zmęczenia materiału obciążanego cyklicznie tem-peraturą, dochodzi do odspojeń na płaszczyznach kryształów, widocznych na polerowanych powierzchniach w postaci siateczki powierzchniowych mikropęknięć, a następnie do osypywania się kryształów z powierzchniowej warstwy kamienia. Skały złożone z różnych minerałów są podatne na korozję termiczną tym bardziej, im większe są kryształy lub ziarna oraz im większe są różnice współczynników rozszerzalności termicznej.

c) Korozja pod wpływem soli.

Jeżeli woda w porach kamienia zawiera sole (np.: z gruntu), to w strefach odparowywania wody na powierzchni elementów w porach kamienia odkła-dają się sole. Zmiana stopnia uwodnienia tych soli oraz zamarzanie wody utrzymywanej w porach przez hygroskopijne sole powoduje powierzchnio-we łuszczenie się wyrobów, podobne jak przy korozji mrozowej.

d) Korozja chemiczna.

Skały wapienne ulegają korozji pod wpływem kwasów (kwaśne deszcze - SO₃, wody gruntowe kwaśne, dwutlenek węgla), Wskutek reakcji powstają sole lepiej rozpuszczalne w wodzie i objawem korozji są ubytki materiału.

e) Korozja mikrobiologiczna.

Glony i porosty oraz niektóre bakterie powodują korozję wydzielając jako efekt przemiany materii wodę i związki siarki lub azotu - korozyjne w stosunku do kamienia. Objawem korozji są powierzchniowe wżery i ubytki całopowierzchniowe. Glony i porosty należy usuwać za pomocą mycia wodą pod ciśnieniem, a po oczyszczeniu na powierzchnię kamienia należy nanieść biocydy, po czym zhydrofobizować powierzchnię. Na niektórych skałach powstaje patyna, to jest powierzchniowy nalot produktów wietrzenia skały, która uszczelnia kamień i zwiększa jego trwałość oraz nadaje szlachetny wygląd. Patyny nie należy z kamienia usuwać. Należy odróżniać patynę od nawarstwień sadzy i brudu, które zawierają kwaśne związki siarki i są dla kamienia szkodliwe.

5. NORMOWANIE WŁAŚCIWOŚCI KAMIENIA.

Norma PN-84/B-01080 „Kamień dla budownictwa i drogownictwa” dzieli kamień według kierunków zastosowania i określa poziom wymagań dla właściwości dla poszczególnych zastosowań. Norma przewiduje następujące kierunki zastosowań:

• kamień do produkcji elementów murowych;

• kamień do produkcji płyt wykładzin pionowych, wewnętrznych i zewnętrznych;

• kamień do produkcji płyt posadzkowych oraz stopni schodów lub okładzin stopni, wewnętrznych i zewnętrznych;

• kamień do produkcji podokienników, wewnętrznych i zewnętrznych;

• kamień do produkcji elementów drogowych;

• kamień do produkcji kruszyw i mączek.

Dla kamienia stosowanego na zewnątrz norma wymaga dobrej lub bardzo dobrej (elementy poziome) mrozoodporności (powyżej 21 cykli zamrażania).

Dla materiałów posadzkarskich norma wymaga wytrzymałości na zginanie co najmniej średniej (powyżej 12 MPa), ścieralności nie większej niż średnia (nie więcej niż 7,5 mm na tarczy Boehmego) i wytrzymałości na ściskanie co najmniej średniej (powyżej 61 MPa). Dla materiałów kamiennych przewidzianych do stosowania na zewnątrz właściwości bada się w stanie nasycenia kamienia wodą. Dla płyt posadzkowych i stopni schodów ważne jest również, aby współczynnik tarcia na mokro i na sucho był odpowiednio wysoki, gdyż inaczej posadzki takie groziłyby poślizgiem. Norma PN-B-11200 :1996 „Bloki, formaki, płyty surowe” podaje wymagania dotyczące wyglądu zew-nętrznego i cech geometrycznych półfabrykatów kamiennych przeznaczonych do dalszej przeróbki. Wyroby gotowe, np.: płyty kamienne nie powinny wyka-zywać wad, których nie dopuszcza ta norma dla prefabrykatów przeznaczonych do wyrobu płyt. Ze względu na ilość wad norma ta dzieli kamień na 3 odmiany (dawniej nazywane gatunkami): odmianę 1 o najmniejszej ilości wad wyglądu zewnętrznego, odmianę 2, oraz i odmianę 3 o największej ilości wad.

Do roku 2006 każdy rodzaj elementów kamiennych o określonym przeznaczeniu posiadał własną normę przedmiotową / w roku 2006 normy te zostały przeniesione do zbioru norm archiwalnych /:

• PN-B-11202 : 1996 „Płyty posadzkowe zewnętrzne i wewnętrzne”;

• PN-B-11203 : 1997 „Płyty do okładzin pionowych zewnętrznych i wew- -nętrznych”;

• PN-B-11205 : 1996 „Stopnie monolityczne i okładzina stopni”;

• PN-B-11204 : 1996 „Płyty cokołowe zewnętrzne”.

Powyższe normy największe wymagania stawiały materiałom kamiennym na schody zewnętrzne (trochę niższe na wewnętrzne). Wymagania malały w kolejności: posadzki zewnętrzne - posadzki wewnętrzne - podokienniki - okładziny pionowe zewnętrzne - okładziny pionowe wewnętrzne. Obecnie normy te mogą być wykorzystywane jako literatura techniczna podająca wymagania dla płyt o określonym przeznaczeniu. Przykładowo, dla płyt kamiennych na zewnątrz /np.: elewacyjnych/ nasiąkliwość płyt ze skał magmowych nie powinna być większa, niż 0,5%, a dla płyt ze skał osadowych nie większa niż 1%.

W roku 2005 do zbioru Polskich Norm wprowadzono normę PN-EN 12057: 2005 „Wyroby z kamienia naturalnego. Płyty modułowe. Wymagania.”, dotyczącą płyt na posadzki, schody, okładziny i wykończenia sufitów, normę PN-EN 1469: 2005 „Wyroby z kamienia naturalnego. Płyty okładzinowe. Wymagania.”, dotyczącą płyt z kamienia naturalnego na okładziny i wykończenia sufitów oraz normę PN-EN 12058: 2005 „Płyty posadzkowe i schodowe. Wymagania”. W/w normy PN-EN nie określają wymagań dla płyt dla poszczególnych kierunków zastosowań ani nie podają warunków wbudowania płyt. Zobowiązują one do deklarowania poziomu następujących podstawowych cech technicznych płyt:

- wyglądu zewnętrznego / barwa, użylenie, tekstura /;

- wytrzymałości na zginanie ;

- nasiąkliwości ;

- reakcji na ogień ;

- gęstości pozornej i porowatości otwartej ;

- mrozoodporności / gdy jest wymagana /;

• odporności na ścieranie.

Obecnie nabywca płyt kamiennych na podstawie w/w właściwości podanych w Deklaracji zgodności oraz wiedzy własnej musi samodzielnie ocenić przydatność oferowanych płyt dla określonego zastosowania.

6. CHARAKTERYSTYKA KRAJOWYCH MATERIAŁÓW

KAMIENNYCH.

a) Skały magmowe.

Granit - skała głębinowa, drobno lub grubokrystaliczna, złożona z ziaren kwarcu i kryształów skaleni (ortoklazu lub plagioklazu) oraz kryształów miki ciemnej barwy, dającej charakterystyczne cętki. Barwa skały jest zależna od barwy skalenia, może być szara, różowa, czarna. Skała ma dużą wytrzymałość i twardość, dobrą łupliwość, daje się polerować, ma niską nasiąkliwość. Lepsze właściwości techniczne i większą trwałość mają granity drobnokrystaliczne (mniej ozdobne). W Polsce wydobywany na Dolnym Śląsku (Strzegom, Sobótka, Strzelin) - granit barwy szarej, przerabiany na krawężniki, kostkę brukową, płyty chodnikowe, licówkę filarów mostowych, rzadziej na płyty okładzinowe. Odpady przerabiane są na wysokiej jakości kruszywo do betonów, najmniej nasiąkliwe (N < 1,2%). Granity kolorowe są do Polski importowane, najczęściej ze Skandynawi, Ukrainy, Egiptu i Włoch (mogą mieć one zróżnicowane właściwości, w tym podwyższoną nasiąkliwość i współczynnik rozszerzalności termicznej). Granity należą do skał o stosunkowo wysokiej promieniotwórczości naturalnej.

Sjenit - średniokrystaliczny, o składzie mineralogicznym i właściwościach zbliżonych do granitu (zawiera mało ziaren kwarcu). Barwy szarej (pstrej: czarny w liczne białe plamki). Mniej ozdobny od granitu, trudniej się poleruje, mniej rozpowszechniony. Ma stosunkowo niski współczynnik tarcia na mokro. W Polsce wydobywany w Górach Sowich (okolice Przedborowa). Stosowany do okładzin cokołów, na chodniki, posadzki, duże ilości przerabiane są na kruszywo.

Andezyt - skała wylewna o budowie porfirowej (w szarej bezpostaciowej masie skalnej z plagioklazu duże czarne kryształy słupowe hornblendy). Właściwościami technicznymi zbliżona do granitu, łatwo się obrabia, lecz słabo poleruje. Przerabiana na kruszywo do betonu oraz płyty cokołowe, posadzkowe i okładzinowe.

Bazalt - skała wylewna barwy ciemnoszarej lub czarnej z odcieniem bru-natnym, struktura najczęściej bezpostaciowa. Z krajowych skał ma najwyższą gęstość (około 3000 kg/m³), najwyższą wytrzymałość (do 300 MPa), niską nasiąkliwość, bardzo dużą trwałość, jest kwasoodporna. Trudna w obróbce ze względu na dużą twardość, dobrze się poleruje (dlatego wycofano z budownictwa drogowego kostkę brukową bazaltową). Bazalt może wykazywać zgorzel słoneczną (badanie wg PN-EN 1367-3 : 2002). Wada ta polega na tym, że w okresie od kilku miesięcy do kilkunastu od wydobycia ze złoża, na powierzchni skały (np.: ziaren kruszywa) mogą pojawić się szarobiałe plamy w kształcie gwiazdy. Wokół plamek o średnicy kilku mm tworzą się następnie promieniste włoskowate spękania, spada wytrzymałość i skała rozpada się. Wykrywanie zgorzeli polega na gotowaniu próbki kruszywa przez 36 godzin i ocenie wizualnej powierzchni ziaren lub zmierzeniu procentowego ubytku masy wskutek rozkruszenia się ziaren. Ze względu na nieefektowną barwę bazalt jest przerabiany na kruszywa (głównie do betonów asfaltowych drogowych), na wełnę mineralną (płyty termoizolacyjne) oraz na leiznę bazaltową, z której odlewane są płytki podłogowe na posadzki przemysłowe (o najwyższej wytrzymałości spośród płytek) oraz płytki wykładzinowe i rury kwasoodporne.

b) Skały przeobrażone.

Marmur - skała drobnokrystaliczna, przeobrażona z wapieni, złożona z kalcytu (CaCO₃). Przy braku domieszek skała barwy białej, lekko przeświecającej, w zależności od występujących domieszek mogą występować prawie wszystkie barwy. Barwa często niejednolita, w ozdobne smugi, użylenia i przewarstwienia. Skała miękka, łatwa w obróbce, bardzo dobrze się poleruje. Skała nieodporna na kwasy (atmosferę przemysłową, kwaśne deszcze) - efektem korozji kwasowej są ubytki materiału. Nie powinna być stosowna na zewnątrz (ze względu na skażenie środowiska rzeźby marmurowe są przenoszone do muzeów i zastępowane kopiami z materiałów bardziej trwałych). Ze względu na często występujące sztychy oraz małą wytrzymałość w miejscach przewarstwień unika się stosowania płyt marmurowych jako okładzin stopni schodów (lepszy do tego celu jest granit). Ze względu na znaczną ścieralność, posadzki i schody marmurowe ulegają w czasie eksploatacji powolnemu wytarciu. Ze względu na jasną barwę kamienia do przyklejania płyt należy stosować zaprawy klejące nie powodujące przebarwień. Marmur stosuje się głównie w postaci płyt na okładziny ścian, podokienniki, rzadziej posadzki oraz na rzeźby i detale architektoniczne. Odpady marmuru są przerabiane na grysy do lastryko. Złoża skały o charakterystycznym wyglądzie mają własne fantazyjne nazwy handlowe. W Polsce wydobywany jest marmur „Biała Marianna” i „Zielona Marianna” w okolicach Stronia Śląskiego. Większość marmurów jest importowana, głównie z Włoch, Hiszpanii i Egiptu.

Kwarcyt - skała przeobrażona z piaskowców, o budowie drobnoziarnistej, zbudowana z krystalicznie zrośniętych lub scementowanych lepiszczem krzemionkowym ziaren kwarcu, zawierająca powyżej 98% krzemionki - kwasoodporna. Bardzo twarda, bardzo trudna w obróbce, nie poleruje się. Barwa szara, różowa, wiśniowa. Stosowany głównie na materiały drogowe (kostka brukowa), na elementy łupane do licowania ścian i na kruszywa. W Polsce wydobywany w Górach Świętokrzyskich i na Podkarpaciu.

c) Skały osadowe.

Piaskowce - zbudowane są z ziaren piasku związanych lepiszczem, przełom skały jest ziarnisty, barwa od białej poprzez żółcienie do czerwonej, często występują odcienie kremowo-żółte (żółcieni żelazowych). Właściwości skały zależą od uziarnienia (drobnoziarniste do 0,5 mm, gruboziarniste do 2 mm), od zwartości budowy (od stopnia sprasowania, tj. gęstości pozornej) i od rodzaju oraz ilości lepiszcza. Najbardziej wytrzymałe piaskowce mają lepiszcze krzemionkowe (są często drobnoziarniste, białej barwy - np.: z Osielca k/Suchej lub Bolesławca Dolnośląskiego). Słabsze są piaskowce o lepiszczu wapiennym (właściwościami mechanicznymi zbliżone do wapieni), a najgorsze o lepiszczu ilastym. Jako domieszka do w/w spoiw występuje często spoiwo żelaziste, nadające barwę; występują również spoiwa mieszane. Trwałość kamienia jest bardzo zróżnicowana i zależy przede wszystkim od nasiąkliwości i gęstości pozornej (świadczącej o porowatości). Piaskowce o większej trwałości mają gęstość pozorną nie niższą niż około 2600 kg/m³ i nasiąkliwość poniżej 1,5%; ich wytrzymałość na ściskanie jest rzędu 100 MPa. W Polsce najbardziej rozpowszechnione są najgorszej jakości piasko-wce z okolic Szydłowca barwy kremowej lub szarobiałej, drobnoziarniste. Mają one gęstość około 2100 kg/m³, wytrzymałość na ściskanie około 30 MPa, wysoką nasiąkliwość 7 ÷ 9% i dużą ścieralność (0,96 cm). Ze względu na dużą nasiąkliwość i ścieralność nie powinny być stosowane na posadzki, schody, cokoły i części przyziemne budynków. Najbardziej ozdobnym i o dużej trwałości krajowym piaskowcem jest wiśniowej barwy Kopulak z okolic Suchedniowa. Bardzo pożądanym zabiegiem dla elewacji z piaskowca jest hydrofobizacja, która chroni również w pewnym stopniu przed brudzeniem się elewacji. Impregnat hydrofobizujący powinien być paroprzepuszczalny i nie może być silnie alkaliczny, gdyż piaskowce nie są odporne na działanie alkalii.

Wapienie zbite - nieprawidłowo nazywane marmurami kieleckimi. W odróżnieniu od marmurów nie są one krystaliczne i dlatego są nieodporne na wpływy atmosferyczne. Zbudowane są również z kalcytu i mają wygląd zewnętrzny, właściwości mechaniczne, sposób obróbki i zastosowanie podobne jak marmury. Mogą być one stosowane wyłącznie we wnętrzu budynków, na okładziny ścian, podokienniki, kominki, rzeźby, blaty łazienkowe, rzadziej na posadzki. Najbardziej charakterystyczne z nich to:

• „Bolechowice” - brązowy, z ciemniejszymi owalnymi plamkami i białymi żyłkami;

• Morawica - jasnobeżowy do kawowego, z delikatnym użyleniem;

• Zygmuntówka - brązowo różowy, z widocznym rysunkiem zlepionych otoczaków, przypominający wyglądem salceson;

• Dębnik - barwy czarnej, z białymi żyłkami kalcytu.

Wapienie lekkie - są to skały silnie porowate, zbudowane z węglanu wapnia, bezpostaciowe, barwy białej, o gęstości około 1200 ÷ 1600 kg/m³, o nasiąkliwości około 15% ÷ 40%. Występują w rejonie Pińczowa i Kazimierza Dolnego. Świeżo po wydobyciu są bardzo miękkie, można je obrabiać narzędziami do drewna. Wymagają sezonowania przez około rok, podczas którego wysychają i twardnieją. Stosuje się je lokalnie do budowy ścian budynków jednorodzinnych i gospodarczych, rzadko jako płyty elewacyjne. Część skał przerabiana jest na kruszywo lekkie do betonów lekkich.

Trawertyn - jest to odmiana wapienia, która powstała w wyniku wytrącania się z wody węglanu wapnia, który osiadł na łodygach roślin wodnych i stworzył charakterystyczną, porowatą i pełną kawern strukturę skały. Barwa skały jest najczęściej kremowa, z jaśniejszymi i ciemniejszymi naciekami. Trawertyn daje się polerować, stosowany jest na okładziny ścian dworców, przejść podziemnych itp.

Dolomit - jest skałą o właściwościach technicznych zbliżonych do wapieni, bardziej twardą. Właściwości zależą od porowatości, która może być zróżnicowana. Skała składa się z węglanu wapniowo-magnezowego, jest barwy szarej do kremowej, o mało efektownym wyglądzie. Przerabiana głównie na kruszywo do betonów asfaltowych (jako skała o charakterze zasadowym dobrze łączy się z asfaltem o charakterze lekko kwasowym).

Alabaster - jest krystaliczną odmianą gipsu. Skała jest miękka, łatwa w obróbce, bardzo dobrze się poleruje. Skała jest barwy białej do kremowej lub złocistej, z dekoracyjnymi ciemniejszymi żyłkami, przeświecająca, o bardzo dużych walorach dekoracyjnych. Stosowana jest jako okładzina ścian w reprezentacyjnych wnętrzach.

Azbest - jest to krzemian magnezowy, minerał o budowie włóknistej. Grubość pojedynczego włókna jest rzędu 0,1 μm - jest ono widoczne dopiero pod mikroskopem. Gołym okiem widoczne są wiązki włókien tego materiału, złożone z kilkuset włókienek elementarnych. Włókna azbestu są elastyczne, można je prząść tworząc nici i tkaniny. Są one odporne na alkalia i na słabe kwasy. Są niepalne i mają wysoka odporność termiczną. Wytrzymałość na zerwanie włókien jest rzędu 80 MPa. Pod względem technicznym włókna azbestowe stanowiły znakomite zbrojenie wyrobów na spoiwach cementowych oraz zabezpieczenie konstrukcji stalowych przed pożarem. Bardzo lekkie włókna azbestu z prądami powietrza mogą się przemieszczać na duże odległości, nie są zatrzymywane w naturalnych filtrach dróg oddechowych i z powietrzem trafiają do płuc wbijając się w nabłonek pęcherzyków płucnych. Nie ma mechanizmu ani sposobu usunięcia włókien azbestowych z pęcherzyków płucnych. Poprzez mechaniczne drażnienie włókna te mogą powodować pylicę lub raka płuc (międzybłoniaka opłucnej). Azbest występuje w kilku odmianach: najczęściej stosowany był azbest chryzotylowy (biały), o cieńszych, elastycznych włóknach w formie rureczek. Znacznie bardziej szkodliwy jest azbest krokidolitowy (niebieski), o grubszych, pełnych, sztywnych włóknach. Od roku 1997 stosowanie wyrobów zawierających azbest jest ustawowo zakazane (Dz. U. nr 101/1997). Niektóre złoża dolomitów zawierają domieszkę azbestu, a stosowane w postaci tłucznia na drogi szutrowe lub podbudowy torowisk mogą powodować skażenie środowiska naturalnego azbestem.

---