1. Opis petrograficzny.

SJENIT - jest to skała magmowa (głębinowa).

Skały magmowe - głębinowe utworzone zostały przez powolne zastygnięcie magmy w głębi skorupy ziemskiej, mające strukturę krystaliczną.

Sjenity stanowią grupę skał głębinowych o strukturze najczęściej średnioziarnistej i teksturze zbitej, bezładnej. Powstały one z magmy o składzie zbliżonym do granitu, lecz ubogiej w krzemionkę. Są one znacznie mniej rozpowszechnione niż granity. Występują w Polsce jedynie na Dolnym Śląsku.

PIASKOWCE - piaskowce należą do skał osadowych pochodzenia mechanicznego. Są powszechnie stosowane w budownictwie.

Piaskowiec to skała powstała wskutek scementowania ziaren piasku. Głównymi składnikami okruchowymi są: kwarc, skalenie, okruchy skał, szczątki organiczne lub materiały wulkaniczne. Spoiwem może być krzemionka, minerały ilaste, fosforany oraz związki żelaza. Stosowane są jako materiał budowlany, drogowy, rzeźbiarski, do wyrobów materiałów ogniotrwałych i kwasoodpornych.

MARMUR - Marmury metamorficzne powstają w wyniku przekuptalizowania skal węglanowych w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia we wszystkich strefach metamorfizmu. Są to skały o strukturze drobno, średnio i grubokrystalicznej, o budowie masywnej, niekiedy o teksturze łupkowatej. Charakteryzują się nieznaczną twardością. Barwa ich zależnie od domieszek jest biała, szara, różowa, zielonkawa, czarna.

Głównym minerałem skałotwórczym marmurów jest kalcyt lub dolomit. Niekorzystną domieszką w marmurach jest piryt, który rozkładając się powoduje tworzenie się spękań i zadrapań.

DOLOMIT - jest to skała węglanowa, w której dominującym minerałem skałotwórczym jest dolomit. Podobnie jak wapienie może być skała prawie monomineralną, zbudowaną tylko z dolomitu, jak również może zawierać domieszki kalcytu, ankerytu, minerałów ilastych, uwodnionych tlenków żelaza i manganu, gipsu, pirytu, czasami cynku i ołowiu.

Dolomity charakteryzują się większą od wapieni wytrzymałością mechaniczną na ściskanie i ścieranie. Są powszechnie używane jako kruszywo w przemyśle materiałów budowlanych i drogowych oraz do wyrobu dekoracyjnych płyt okładzinowych.

2. Gęstość metodą kolby Le Chatelier'a

GĘSTOŚĆ - to masa jednostki objętości materiału bez uwzględnienia wolnych przestrzeni

(porów)

= m/V [ kg/dm³, kg/m³, g/cm³ ]

m - masa suchej sproszkowanej próbki

V - objętość próbki bez porów

Przygotowanie próbki.

Ponieważ próbka posiada pory i szczeliny, aby otrzymać czysty materiał należy próbkę skruszyć.

Skruszona próbka posiada minimalną liczbę porów

Skruszoną próbkę dodatkowo miażdży się w moździerzu i proszek przesypywany jest przez sito o przelocie 0,05mm. Następnie czynność jest powtarzana, lecz tylko dla ¼ materiału, a sito ma przelot 0,08mm. Teraz materiał jest ważony, następnie umieszcza się materiał na parowniczce i wkłada do eksykatora, czyli suszarki.

szczelna pokrywa

próbka

substancja ściągająca wilgoć (bezwodny węglan sodu)

Temperatura w suszarce powinna wynosić 105 - 120^oC. Dzięki temu otrzymamy masę wysuszonego materiału (m₁).

Następnie napełniamy kolbę do poziomu 0 płynem, który ma dobrą penetrację, oraz jest obojętny tzn. nie reaguje z materiałem kamiennym (np. denaturat, benzen). Kolejną czynnością jest wsypanie próbki do kolby, ale tylko do momentu aż stan cieczy osiągnie poziom 20cm². Dzięki temu wiemy, że ilość proszku, który wsypany został do kolby ma objętość V = 20cm².

Masę można obliczyć z różnicy mas proszku, który wsypaliśmy do kolby oraz ilości proszku, który wcześniej był umieszczony w suszarce ( m₂ ). Dzięki temu można obliczyć gęstość materiału.

m₁ - m₂

V

m₁ - masa wysuszonego proszku

m₂ - masa proszku, który pozostał po wsypaniu części próbki do kolby

V - objętość próbki znajdującej się w kolbie

Wyniki z doświadczenia:

m₁ - 227,5g

m₂ - 177

V - 20 cm³

= 2,525 [ g/cm³]

3. Gęstość pozorna na bryłach nieregularnych.

GĘSTOŚĆ POZORNA - masa jednostki objętości materiału łącznie z porami, w stanie

naturalnym.

= m/V [ kg/cm³, kg/m³, g/cm³ ]

Próbka (materiał) w stanie naturalnym posiada pory i szczeliny zwiększające objętość, w stosunku do rzeczywistej masy.

Aby obliczyć gęstość pozorną próbki o nieregularnym kształcie należy posłużyć się hydrostatyczną metodą mierzenia gęstości. Spośród badanego materiału należy wybrać ok. 6 próbek o kształcie nieregularnym, lecz zbliżonym do sześcianu. Masa próbki nie powinna być mniejsza od 250g.

- Wysuszamy próbkę do stałej masy ( w suszarce o temp. 105 - 120^oC ), ważymy. Otrzymujemy masę suchej próbki - m₁.

- Nasycamy próbkę do stałej masy oraz ważymy . Otrzymujemy masę nasyconej próbki - m₂.

- Umieszczamy próbkę na wadze hydrostatycznej, zanurzając ją w zlewce z wodą, a następnie ważymy - m₃.

WAGA HYDROSTATYCZNA

Wyniki z doświadczenia:

Pomiary były prowadzone w trzech grupach:

Grupa	I	II	III
ms	214g	284g	282g
mnp	235g	310g	306g
mnw	127g	165g	165g

m_s - masa próbki wysuszonej (m₁)

m_np - Masa próbki nasyconej (m₂)

m_nw - masa próbki ważonej na wadze hydrostatycznej (m₃)

Wyniki dla grupy pierwszej:

m_np - m_nw

H₂O

V = (235 - 127)/ 1 = 108 cm³

m_s

V

= 214 - 108 = 1,98 g/cm³

Wyniki dla grupy drugiej:

V = (310 - 165)/ 1 = 145 cm³

= 284 - 145 = 1,96 g/cm³

Wyniki dla grupy trzeciej:

V = ( 306 - 165)/1 = 141 cm³

= 282 - 141 = 2 g/cm³

Średnia gęstość badanych próbek:

= (1,98 + 1,96 + 2)/3 = 1,98 g/cm³

4. Gęstość pozorna na bryłach regularnych.

GĘSTOŚĆ POZORNA - masa jednostki objętości materiału łącznie z porami, w stanie

naturalnym.

= m/V [ kg/cm³, kg/m³, g/cm³ ]

Gęstość pozorną dla brył nieregularnych ustala się bezpośrednio z pomiarów. Wycinamy z materiału bryłę regularną (taką, że można matematycznie wyznaczyć objętość) o wymiarach 50x50x50mm, a następnie suszymy próbkę w suszarce do stałej masy. Następnie ważymy próbkę na wadze elektrycznej z dokładnością do 0,02g.

próbka

regulacja dokładności pomiaru

wyświetlacz

WAGA ELEKTRYCZNA

Gdy próbka jest już zważona przystępujemy do mierzenia jej za pomocą suwmiarki. Wykonywanych jest osiem pomiarów. Mierzymy 2x podstawę dolną, 2x górną oraz 4 wysokości (przy każdej ścianie). Przy pomiarach należy pamiętać, że nie wolno mierzyć krawędzi lecz środki poszczególnych płaszczyzn.

Wykonywane są następujące pomiary:

Wyniki z doświadczenia:

Pomiary wykonywane były w trzech grupach.

Fd - podstawa dolna

Fg - podstawa górna

h - wysokość

Grupa pierwsza:

Masa	294,7 g
Pomiar	I	II	III	IV
Fd	49,3 mm	50,4 mm
Fg	50,5 mm	49,61mm
H	51 mm	51 mm	51 mm	51 mm

Średnia wysokość: 51 mm

Pole podstawy dolnej: 2484,72 mm²

Pole podstawy górnej: 2505, 305 mm²

Średnie pole obu podstaw: 2495 mm²

V = Fśr * hśr = 127245 mm³ = 127,245 cm³

= 294,7 / 127,245 = 2,32 g/cm³

Grupa druga:

Masa	280,2 g
Pomiar	I	II	III	IV
Fd	50,2 mm	50,1 mm
Fg	49,8 mm	50,2 mm
H	48,8 mm	48,7 mm	48,5 mm	48,6 mm

Średnia wysokość : 48,65 mm

Pole podstawy dolnej: 2515,02 mm²

Pole podstawy górnej: 2499,96 mm²

Średnie pole obu podstaw: 2507,49 mm²

V = Fśr * hśr = 121989,38 mm³ = 121,99 cm³

= 280,2 / 121,99 = 2,29 g/cm³

Grupa trzecia:

Masa	177 g
Pomiar	I	II	III	IV
Fd	51,3 mm	51,6 mm
Fg	51,3 mm	51,4 mm
H	50,9 mm	50,8 mm	51,4 mm	51,9 mm

Średnia wysokość : 51,25 mm

Pole podstawy dolnej: 2647,08 mm²

Pole podstawy górnej: 2636,82 mm²

Średnie pole obu podstaw: 2641,95 mm²

V = Fśr * hśr = 135,39 cm³

= 177 / 135,39 = 1,307 g/cm³

Średnia gęstość badanych próbek: 1,97 g/cm³

5. Obliczanie szczelności i porowatości badanego kamienia.

SZCZELNOŚĆ - jest to stosunek gęstości pozornej do gęstości danego materiału. Zwykle podawana jest w % jednak można również podawać w niemiarowanej jednostce. Jest w zasadzie zawsze mniejsza od 1, może być równa 1 w przypadku, gdy materiał nie zawiera wolnych przestrzeni.

S = 100%

Wyniki z doświadczenia:

Grupa pierwsza:

= 2,525 g/cm³

= 1,98 g/cm³

S₁ = 78,4%

Grupa druga:

= 2, 525 g/cm³

= 2 g/cm³

S₂ = 79,2%

Grupa trzecia:

= 2,525 g/cm³

= 1,96 g/cm³

S₃ = 77,6%

Średni wynik dla badanych próbek:

S_śr = 78%

POROWATOŚĆ - jest to procentowa zawartość wolnych przestrzeni w danym materiale. Porowatość materiałów budowlanych waha się w granicach od 0 do 90% (szkło, stal) i wyżej (płyty z waty szklanej lub żużlowej). Im większa jest różnica między gęstością objętościową a gęstością tym porowatość jest większa.

Szczelność i porowatość mają duże znaczenie, bowiem z tym związane są ściśle takie cech jak: wytrzymałość, mrozoodporność, właściwości izolacyjne, cieplne i dźwiękochłonne.

P = 1 - S

P = 100 - S

Wyniki z doświadczenia:

Grupa pierwsza:

P1 = (1 - 0,784) * 100%

P1 = 21,6%

Grupa druga:

P2 = (1 - 0,792) * 100%

P2 = 20,8%

Grupa trzecia:

P3 = (1- 0,776) * 100%

P3 = 22, 4%

Średnia porowatość badanych próbek wynosi 21,6%.

6. Oznaczenie nasiąkliwości masowej i objętościowej.

NASIĄKLIWOŚĆ - jest to zdolność do wchłaniania i zatrzymywania wody. Wiąże się bezpośrednio z porowatością.

NASIĄKLIWOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA - określa się ją stosunkiem objętości wody wchłanianej przez materiał do jego objętości w stanie suchym wyrażonym w procentach.

m_n - m_s

V_s

m_n - masa próbki nasiąkniętej

m_s - masa próbki suchej

V_s - objętość próbki suchej

Do badania materiałów kamiennych jednorodnych należy przygotować, co najmniej trzy próbki, a do badania materiałów niejednorodnych, co najmniej pięć próbek.

Wysuszoną do stałej masy i ostudzoną próbkę umieszcza się w zlewce i zalewa wodą o temperaturze pokojowej do ¼ wysokości. Po 2 godzinach dolewa się wody do ½ wysokości, a po dalszych 3 godzinach do ¾ wysokości próbki. W takim zanurzeniu próbka pozostaje jeszcze przez 19 godzin. Po tym czasie próbkę zalewa się całkowicie wodą, tak, aby górna powierzchnia próbki znalazła się ok. 2cm poniżej poziomu wody. W tym stanie pozostawia się ją przez następną dobę, po wyjęciu waży z dokładnością do 0,1 g i zanurza ponownie w wodzie. Następne ważenia odbywają się, co 24 godziny aż do chwili, gdy wyniki dwóch kolejnych pomiarów masy nie będą się różnić więcej niż 0,2g.

]

NASIĄKLIWOŚĆ MASOWA - jest to stosunek masy wody wchłoniętej przez materiał do jego masy w stanie suchym, wyrażonym w procentach.

m_n - m_s

m_s

m_n - masa próbki nasyconej wodą

m_s - masa próbki wysuszonej do stałej masy

Wyniki z doświadczenia:

Grupa	I	II	III
ms	214 g	284 g	282 g
mn	235 g	306 g	306 g
Vs	108 cm^3	141 cm^3	145 cm^3
N. masowa	9,8%	9,1%	8,5%
N. objętościowa	19,4%	17,9%	17,02%

Średnia nasiąkliwość masowa: 9,1%

Średnia nasiąkliwość objętościowa: 18,1%

7. Wytrzymałość na ściskanie.

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE - to stosunek siły Ps, niszczącej próbkę danego materiału do powierzchni F, na którą ta siła działa.

Wielkość naprężenia Rc może być różna w zależności od kierunku działania siły w stosunku do włókien lub warstwy materiału. W przypadku niejednolitej budowy materiału zależy od stopnia zawilgocenia, temperatury lub też kształtu i wymiarów badanych próbek.

W celu zbadania wytrzymałości na ściskanie należy przygotować, co najmniej 5 próbek o kształtach geometrycznych tzn. wysokość = długość boku. Dla kamienia wymiary wynoszą 50x50x50 mm. Powierzchnie ścian muszą być równoległe.

Umieszczamy próbkę w maszynie, a następnie działamy siła na powierzchnię podstawy górnej aż do momentu zniszczenia. Wynik określa siła, z jaką działano na powierzchnię próbki w momencie zniszczenia. Jeżeli siła oddziaływała na próbkę dokładnie prostopadle, to po zniszczeniu fragmenty powinny przypominać kształt stożków połączonych ze sobą wierzchołkami, natomiast pęknięcia szczeliny wywołane naciskiem powinny biec pionowo.

Ps

F

Ps - siła niszcząca

F - powierzchnia ściskania (średnia arytmetyczna powierzchni górnej i dolnej)

R - opór, jaki stawia materiał na siły ściskające działające osiowo.

Wyniki z doświadczenia:

Fg = 49,8mm * 50,2mm = 2499,96mm²

Fd = 50,1mm * 50,2mm = 2515,02mm²

Fśrednie = 2507,49mm²

Ps = 164kN = 164000N

Rc = 65,4 MPa

Badana próbka uległa zniszczeniu przy sile niszczącej równej 65,4 MPa

8. Oznaczenie ścieralności na tarczy Bohmego.

próbka

proszek

łopatki zbierające proszek i cząsteczki próbki

obciążenie (ok. 300 N)

TARCZA BOHMEGO

ŚCIERALNOŚĆ - odporność materiału na działanie sił ścierających. Określa się ją bezpośrednio przez pomiar straty wysokości w centymetrach lub straty ciężaru. Badanie to przeprowadza się dla materiałów narażonych na ścieranie, np.: nawierzchnie drogowe, podłogi, stopnie schodowe.

Jednym ze sposobów badania ścieralności jest badanie na tarczy Bohmego.

Próbkę o boku 71mm umieszczamy na tarczy w wyznaczonym miejscu, następnie tarczę posypuję się specjalnym proszkiem ścierającym. Próbka jest podtrzymywana przez specjalną listwę obciążoną ciężarkiem (ok. 300N).

- Mierzymy wysokość początkową próbki lub mierzymy jej masę, sypiemy proszek.

- Uruchamiamy maszynę. Po 22 obrotach tarczy zsypujemy proszek, sypiemy nowy, obracamy próbkę o 90o i powtarzamy zabieg.

- Należy wykonać 20 cykli (440 obrotów), po czym mierzymy wysokość próbki lub mierzymy jej masę.

- Z różnicy wysokości lub z różnicy masy próbki przed i po badaniu określamy jej ścieralność.

Wyniki z doświadczenia:

m₁ - masa początkowa

m₂ - masa po wykonaniu jednego cyklu

F - powierzchnia ścierana

m₁ = 704,8g

m₂ = 696g

ubytek masy po jednym cyklu = 8,8g

m₂₀ - ubytek masy po 22 cyklach = 8,8 * 20 = 176g

F = 71 * 71 = 5041 mm² = 50,41 cm²

= 1,97 g/cm²

m₂₀

F *

S = 176 / (50,41 * 1,97) = 1,77cm

9. Oznaczenie odporności na uderzenia.

UDARNOŚĆ - miarą odporności na uderzenia jest praca potrzebna do stłuczenia lub przełamania badanej próbki materiału. Do określenia udarności korzystamy z aparatu Page'a.

Próbkę o wymiarach 25x25x25 wysuszoną do stałej masy, umieszcza się na kowadle aparatu. Następnie należy zwolnić młot (o ciężarze 1 kg) z wysokości 1cm. Czynność powtarzamy aż do zniszczenia próbki, za każdym razem zwiększając wysokość o 1cm.

skala wysokości

próbka

APARAT PAGE'A

Wynik z doświadczenia:

Spuszczając młot z wysokości 13cm, naroże próbki zostało ubite.

10. Przykłady wyrobów kamiennych do wznoszenia ścian i nawierzchni drogowych.

1. Kostki drogowe.

Kostki drogowe wyrabia się ze skał trudno ścieralnych tj. o ścieralności mniejszej niż 0,4cm na tarczy Bohmego, takich jak bazalt, granit, porfir. Są stosowane od budowy nawierzchni dróg, ulic, placów. Zależnie od kształtów rozróżnia się trzy typy kostek:

• regularne -R

• nieregularne - N

• rzędowe - Rz

Kostka regularna normalna:

12x12x12cm

14x14x14cm

16x16x16cm

18x18x18cm

Kostka regularna łącznikowa:

12x12x18cm

14x14x21cm

16x16x24cm

18x18x27cm

Kostka rzędowa:

12x12x12-24cm

14x14x14-28cm

16x16x16-32cm

18x18x18-36cm

Kostka nieregularna:

5x5x5cm

6x6x6cm

8x8x8cm

10x10x10cm

2. Kamienne płyty cokołowe zewnętrzne.

Wykonuje się je ze skał granitowych, sjenitowych i z piaskowców .Powierzchnia licowa płyt może mieć fakturę łupaną, rwaną, groszkowaną, szlifowaną lub polerowaną.

Sposoby nakładania okładzin:

- wbudowane - częściowo wbudowane - okładzinowe

3. Krawężniki.

Stosuje się je w budownictwie dróg i ulic do zabezpieczenia boków nawierzchni drogowej przed przesunięciami bocznymi i do oddzielania nawierzchni od poboczy i chodników.

Krawężniki wykonuje się z bloków kamiennych ze skał magmowych, osadowych lub metamorficznych.

Krawężniki mostowe:

- ukośne - prostokątne

Krawężniki uliczne:

- ukośne - prostokątne

---