KLASYFIKACJA SKAŁ

Z punktu widzenia geologii skały klasyfikuje się wg ich wieku (czas powstania), sposób powstania (pochodzenie skał), budowy (czyli struktury i tekstury) oraz właściwości fizycznych i mechanicznych.

STRUKTURA SAKŁ - zespół cech określający sposób ukształtowania, wielkość i formę oraz wzajemne powiązania poszczególnych minerałów skałotwórczych. Ze względu na uziarnienie wyróżnia się struktury: gruboziarnista, średnioziarnista, drobno ziarnista, skrytoziarnista.

TEKSTURA SKAŁ - przestrzenne rozmieszczenie składników skałotwórczych oraz stopień wypełnienia przez nie przestrzeni w masie skalnej. Ze względu na sposób ułożenia ziaren wyróżnia się teksturę: bezkierunkową, warstwową, kulistą, potokową

SKŁAD MINERALOGICZNY - POCHODZENIE SKAŁ

MAGMOWE		OSADOWE			METAMORFICZNE
głębinowe	wylewne	mechaniczne	chemiczne	organiczne
Granit (k) Sjenit Dioryt Gabro	Porfir Andezyt Bazalt (z) Diabaz Melafir Tuf wulkaniczny	Otoczaki Żwiry Piaski Iły Gliny Pospółki Zlepieńce	Gips Anhydryt Alabaster	Wapień Wapień zbity („marmur”) Dolomit Margiel	Gnejs Serpentynie Kwarcyt Wapień krystaliczny (marmur właściwy) Łupek filitowy

OPIS SKAŁ

SKAŁY MAGMOWE - powstają przez zastygnięcie ciekłej magmy. Można wyróżnić ze względu na miejsce zastygania skały głębinowe, wylewne i żyłowe. Skład chemiczny takich skał jest podobny, lecz różnią się one budową. Skały głębinowe to skały o wyraźnej strukturze krystalicznej. Skały wylewne stygną szybciej, a więc maja strukturę drobno i mikroziarnistą. Głównym składnikiem skał magmowych jest dwutlenek krzemu SiO₂ występującej jako kwarc i jako bezpostaciowa krzemionka. Zawartość krzemionki wpływa na zasadowość skały. Kwaśne posiadają ponad 65% SiO₂ , pośrednie 52-65% SiO₂ Zasadowe zaś poniżej 52%

GRANIT - Najczęściej występująca skała w skorupie ziemskiej, powszechnie stosowana w budownictwie. W zależności od złoża wyróżnia się barwy jasnoszare, przez odcienie szarości do barwy ciemno szarej, oraz barwę ciemnoczerwoną. Struktura: drobno- średnio - lub gruboziarnista. Tekstura: zbita, bezładna. Zasadowość: kwaśna. Gęstość 2,5 - 2,5 kg/m³. Wytrzymałość na ściskanie 100-300 MPa. Granity znalazły zastosowanie w budownictwie drogowym, inżynierskim, monumentalnym oraz jako kruszywa kamienne. Łatwa obróbka i właściwości fizyczne: dobra łupliwość, niewielka ścieralność, mała porowatość.

BAZALT -Struktura: skrytokrystaliczna. Tekstura: bezkierunkowa zwarta. Zasadowość: zasadowa. Gęstość 3 - 3,2 kg/m³. Duża wytrzymałość na ściskanie 100 MPa. Szeroko stosowany w budownictwie. Z Bazaltu w zakładach przetwórczych produkuje się wysokiej jakości kruszywo (charakteryzuje się b. dobrą łupliwością) bazaltowe stosowane w budownictwie drogowym, a także do betonów cementowych odpornych na wpływy atmosferyczne. Łatwo się topi (np. przez stopienie bazaltu powstaje wełna mineralna), włókno bazaltowe ma duże właściwości mechaniczne (stosowane w przem. kosmicznym). W skład bazaltu wchodzą głównie: plagioklaz zasadowy i piroksen.

SKAŁY OSADOWE - Geneza skał osadowych związana jest z mechanizmem osadzania się cząstek mineralnych lub organicznych na lądzie lub wodzie, a także rozpuszczalnych w wodzie związków chemicznych w zbiornikach wodnych. Skały osadowe ze względu na sposób powstawania dzieli się na trzy podstawowe grupy: mechaniczne, chemiczne i organiczne

PIASKOWIEC - Skała poch. mechanicznego, rozdrobniona do postaci piasku, powstają zlepieńce wapienne i ilaste. Mają bardzo rozbieżne cechy mechaniczne, dobry materiał okładzinowy, pospolity materiał dekoracyjny. Ze względu na czynnik spajający rozróżnia się piaskowce:
*krzemionkowe - najtwardsze, czynnik spajający to krzemionka. Wytrzymałość mniejsza niż 30MPa

*wapienne - czynnik spajający to wapień, wytrzymałość 20-30 MPa

*ilaste - czynnik spajający to ił

WAPIENIE - Skała poch. organicznego. Dzieli się na wapienie lekkie i zbite. Lekkie: Najważniejszym składnikiem jest węglan wapnie CaO₃. Ze względu na ich miękkość ( 3 w skali Mosha) są doskonałym materiałem okładzinowym. Zbite: potocznie zwane „marmurami” Poprzez polerowanie można uzyskać pełne barwy kolorów. Znalazły one zastosowanie jako materiał do wykonywania cokołów, portali, parapetów okiennych, stopni schodowych, płyt posadzkowych i okładzinowych. Wytrzymałość na ściskanie ok. 100 MPa.

DOLOMIT - Skała poch. organicznego. Struktura: drobnoziarnista. Charakteryzuje się barwą kremową o odcieniu żółtawym. Dobry materiał okładzinowy

GIPS - siarczan wapnia , występuje w formie bezpostaciowej- alabaster (najszlachetniejsza forma gipsu)

ALABASTER - Skała barwy białej z widocznymi ciemnymi żyłkami. Wytrzymałość na ściskanie ok. 50 MPa. Mają ograniczone zastosowanie w budownictwie.

SKAŁY METAMORFICZNE: Skały te powstały wskutek przeobrażenia starszych skał pod wpływem dużego ciśnienia i wysokiej temperatury lub przez działanie chemiczne. Do skał metaforycznych należą między innymi marmury, które powstały z wapieni; gnejsy powstałe z granitów, sjenitów lub diorytów, kwarcyty powstałe z piasków lub piaskowców; serpertynity zbudowane głównie serpentyku z domieszką tlenków żelaza, magnezytu, łupki, fility i amfibolity. Skały matafoyczne wykorzystywane są do produkcji nagrobków, schodów, parapetów, elementów dekoracyjnych, płyt, mat ogniotrwałych, oraz jako kruszywa do betonów.

MARMUR - Skała odporna na działanie czynników atmosferycznych, Daje się doskonale szlifować i polerować. Znajduje zastosowanie jako materiał elewacyjny, wykorzystywany również na rzeźby i pomniki. Doskonale nadaje się na płyty posadzkowe, stopnie schodów, okładziny ścian, portale, kominki, cokoły i parapety okienne.

GNEJS - Mają skład podobny jak granity. Struktura: ziarnista. Tekstura: warstwowa. Gnejs tworzą głównie kwarce, skalenie i miki. Do najważniejszych ich cech technicznych należy zaliczyć: gęstość objętościową 2,58-2,65 g/cm³, nasiąkliwość wagową 0,32 - 0,58%. Wytrzymałość na ściskanie 70 -110 MPa, oraz całoroczną mrozoodporność. Gnejsy mają zabarwienie szare z odcieniem jasnym lub ciemnym.

OBRÓBKA SKAŁ

• Wydobycie

• Urabianie skały

• Obróbka

• Przeróbka (rozdrabnianie i przecinanie)

SPOSOBY OPRACOWANIA POWIERZCHNI: Łupanie, grotowanie, krzesanie, gradzinowanie, groszkowanie i dłutowanie.

PODSTAWOWE WYROBY, PRODUKTY ZE SKAŁ:

KAMIEŃ ŁAMANY - nieregularne odłamki skalne o powierzchniach naturalnego przełomu skalnego i ostrych krawędziach. (PN-B 11210)

Wyróżnia się trzy odmiany: B - do murów i fundamentów, I - do dróg i mostów, K - do kruszyw.

W zależności od wymiaru zasadniczego bryły, kamień łamany dzieli się na sześć grup.

I 20-200mm, II 250-500mm, III 20-500 mm, IV 500-800mm, V - 250-800mm i VI - 20-800mm.

PODOKIENNIKI - W zależności od użytego materiału wyróżnia się trzy rodzaje podokienników (PN-B-11201) granitowe, sjenitowi, piaskowcowe. Charakteryzują się dużą mrozoodpornością. Wyróżnia się tez podokienniki wewnętrzne.

STOPNIE - W zależności od użytego materiału wyróżnia się stopnie granitowe (G), sjenitowi (S), marmurowe (M), dolomitowe (D), i piaskowcowe (P). Stopnie rozróżnia się na wewnętrzne i zewnętrzne. Rozróżnia się także na monolityczne i okładzinowe. Stopnie można pogrupować wg schematu: Rodzaj (zależy od typu skały), grupa (zewnętrzna i wewn), odmiana (stopień wykończenia)

KOSTKA BRUKOWA - Kostkę drogową kwalifikujemy za pomocą: typ: O - obrobiona kostka, P - płytowa, N - nieobrobiona, rodzaj: normalne i łącznikowe, gatunek: I, II, III, klasa, która jest pochodną jakości skał.

KRAWĘŻNIKI DRÓG I ULIC - uliczne, mostowe, drogowe.

PŁYTY POSADZKOWE - zewnętrzne i wewnętrzne, kwalifikuje się wg rodzajów, typów i odmian (PN-B 11202) w zależności od skały, z której są wykonane.

POZOSTAŁE: Bloki, formaki i płyty surowe, elementy murowe z kamienia naturalnego, płyty kamienne do okładzin pionowych, brukowiec

ŚRODKI ZABEZPIECZAJĄCE KAMIEŃ PRZED ZWIETRZENIEM

• Dobre zaprojektowanie: odpowiedni odpływ wody, uniemożliwienie gromadzenia się lodu

• Odpowiednie umieszczenie kamieni

• Należy stosować mat z dobrych kamieniołomów

• Szlifowanie kamieni

• Zabezpieczenie przed wchłanianiem wody (kwartowanie) (fluaty)
  Reakcje zachodzące podczas kwartowania: MgSiF₆+CaCO₃→MgF₂+2CaF₂+SiO₂+2CO₂
  Fluatowienie zabezpiecza na 4-6 lat kamień przed szkodliwym działaniem środowiska.
  

• Krzemianowanie powierzchni.
  Reakcja: Na₂O*SiO₂+Ca(ClO)₃→CaSiO₃+NaClO₃ zabezpiecza na około rok czasu przed szkodliwym działaniem środowiska.

KRUSZYWA - KRUSZYWA NATURALNE.

Kruszywa (def) - zbiór pojedynczych ziaren surowców skalnych o zróżnicowanym składzie mineralnym.
Podział ziaren: 0-63mm beton zwykły,

=<31,5mm żelbet

Podstawowe określenia kruszyw:

• piasek: kruszywo drobne, uziarnienie mniejsze niż 2mm

• pył: kruszywo o uziarnieniu mniejszym niż 0,063mm

• ił: kruszywo, którego górna granica uziarnienia wynosi 0,002-0,005mm

• ziarna płaskie i wydłużone, ziarna niekształtne - ziarno, którego skrajne wymiary różnią się więcej niż 3x. Kształtność ziaren mierzymy suwmiarką.

• porowatość - szczelność

• jamistość - udział objętości

Podział kruszyw:

1. naturalne: łamane, sztuczne

2. gęstość: lekkie do 1800kd/m3, ciężkie ponad 1800

3. zastosowanie: do betonów, do zapraw, kruszywo do zapraw, do wytwarzania nawierzchni drogowych, specjalne, posadzkowe, przemysłowe (piasek szklarski)

4. d)marki, gatunki: (PN-86/B-06712) (PN-EN 12600: 2004-nowa europejska norma -kruszywa do bet)

• marka kruszyw: symbol liczbowy określa jakość kruszywa, gwarantujący otrzymane betonu co najmniej tej samej klasy co kruszywo

• gatunek: symbol określający jakość kruszywa

5. kruszywo prosto z kamieniołomu musi ulec uszlachetnieniu: sortowanie, rozdrabnianie, płukanie, odpylanie, wzbogacenie, odwadnianie

6. podział praktyczny kruszyw:

• piaski kopalne

• piaski rzecznemają ścięte krawędzie

• pospółka drobna (przewaga frakcji piaskowych)

• pospółka gruba (przewaga frakcji żwirowych)

• mieszanka piaskowożwirowa

• mieszanka żwirowopiaskowa

• kamienie (powyżej 65mm)

• Kruszywa pochodzące z dna rzeki i żwirowni należy aby uzyskać beton wyższej jakości połamać: duszenie, młotowanie

• Kruszywo granulowane - 2x łamane

• Kruszywo jednokrotnie łamane o frakcji: 05mm młot, 08mm kliniec, frakcja gruba 1663mm tłuczeń

7. Podział normowy:

• piaski: zwykły, uszlachetniony

• piasek łamany

• żwiry: jedno i wielofrakcyjne

• grysy, grysy z otoczaków

• mieszanka kruszywa naturalnego: drobna (do 4mm), gruba (od 4mm)

• wskaźnik: d/b ≤ 2 -kruszywo jednofrakcyjne, > 2, wielofrakcyjne

• kruszywo naturalne o uziarnieniu 08mm

• kruszywo o ciągłym uziarnieniu, w sposób losowy ma w sobie wszystkie ziarna 0,045mm

• wskaźnik płaskości Fi

• wskaźnik kształtu Si

• odporność na rozdrobnienie (bęben Los Angeles)

• oporność na uderzenia

• odporność na ścieranie (MDE)

• odporność na polerowanie (PSV)

• mrozoodporność

• określenie zawartości siarczanów, chlorków

• badanie reaktywności alkalicznej

Cechy które powinno posiadać ziarno wykorzystywane do produkcji betonu:

• ostrość krawędzi ziaren

• szorstka powierzchnia

Powierzchnia właściwa - łączna powierzchnia wszystkich ziaren

Aparat Bleina - służy do badania powierzchni właściwej kruszyw takich jak cement, mączka

Wodożądność kruszywa - określa ilość wody w dm³, jaką należy dolać do 1 kg suchego kruszywa w celu uzyskania założonej konsystencji. Potrzebna ilość wody do osiągnięcia określonej konsystencji kruszywa zależy od powierzchni właściwej, kształtu, wielkości, stopnia gładkości, chropowatości i porowatości ziaren kruszywa. Po dolaniu wody do suchego kruszywa następuje natychmiastowe pokrywanie jego ziaren cienką błonką wody. Wyróżnia się trzy rodzaje wody uwięzionej w kruszywie: wodę błonkową, wodę kapilarną i meniskowi.

Kruszywa ciężkie:

• uważa się za nie kruszywo o 3,3kg/dm3, ciężkie

• stosowane do produkcji betonów ciężkich, betonów chroniących obiekty radioaktywne

Np.:

• 2Fe₂O₃*3H₂O linolit (ruda darniowa)

• Fe₂O₃*H₂O - Getyt, ma charakterystyczny kolor, od brązowej do wpadającej w czerń

• Chemadyt, chemicznie czysty Fe₂O₃, gęstość 5,5-5,8kg/dmm3, stosunkowo twardy ( ok. 6 w skali Mohra)

• Ilemnit FeO*TiO₂, dwutlenek tytanu, tlenek żelaza

• Galenit - siarczek ołowiu Pbs (gęstość 7,5-7,6 kg/dm3), miękki

• Beryt - (jako frakcje piaskowe) BaSO₄, gęstość 4,7-4,8kg/dm3, bardzo odporny na działanie kwasów, zasad. Stosuje się do produkcji betonów nie iskrzących

Kruszywa lekkie:

Do kruszyw lekkich zaliczają się kruszywa porowate o ciężarze objętościowym <1800kg/m3 i gęstości nasypowej w stanie luźnym <1200kg/m3

a) Podział I

• kruszywa naturalne: uzyskiwane się w wyniku rozdrobnienia porowatych skał występujących w przyrodzie

• kruszywa sztuczne: otrzymywane w wyniku obróbek cieplnych naturalnych surowców mineralnych lub odpadów przemysłowych

b) Podział II (w zależności od kształtu ziaren oraz charakteru i wielkości)

• jednolicie rozłożone pory (wewnętrzne, zamknięte), średnica pór nie może przekraczać 2mm, równomierny układ pór o owalnym kształcie (np. keramzyt) posiadający zewnętrzną skorupę.

• kruszywa o nierównomiernie rozłożonych porach, przeważnie otwartych. Średnica może mieć 4mm, urabialność masy betonowej tej grupy jest o wiele gorsza niż gr. I. Grupa kruszyw porowatych.

• kruszywa o bardzo nieregularnych porach, o średnicy 0-10mm, są absolutnie otwarte, uzyskane z różnego rodzaju zakrzepłej piany (pumeks hutniczy)

KERAMZYT:

-lekkie kruszywo budowlane

-uzyskuje się przez wytopienie surowców ilastych w temp około 1150˚C

-glina podczas spalania znacznie powiększa swoją objętość

-każda z kulek pokryta jest twardą osłoną ceramiczną

-jest niepalny, odporny chemicznie, na wilgoć, pleśń, grzyby

-jest dobrym izolatorem cieplnym

-jego wielka kariera rozpoczęła się w 1873 r.

-ziarna o kształcie owalnym lub kulistym

-złoża tego typu występują tylko tam, gdzie lodowiec przeszedł minimum 2 razy

Zastosowanie:

-do betonów

-w strefach gruntów nienasyconych (bagna, zmarzliny), wykonujemy nasyp z keramzytu, później możemy na tym budować np. drogi

-sztuczne uprawy, służy jako podściółka

-izolacja fundamentów przed żyłami wodnymi

-ceramika

Frakcje keramzytu: 0-4mm, 4-8mm, 4-12mm, 8-18mm

Podstawowe cechy keramzytu: (0-4, 4-10, 8-16, 4-8, 4-16)

-nasiąkliwość 45,1; 29,4; -;31,4; 28,8

-współczynnik przewodności cieplnej λ: 0,1484; 0,0931; 0,845; 0,1551; 0,1

-zawartość siarki: 0,06;-;-;0,34;-

-zawartość pierwiastków promieniotwórczych

KRUSZYWA SPIEKANE, ALGOPORTYTOWE:

1. Glinoporyt:

• otrzymywany przez spiekanie glin nie pęczniejących

• wytrzymałość na zginanie do 200Mpa

• stosunkowo ciężki

2. Łupkoporyt:

• kruszywo lekkie

• można otrzymywać betony o dużej wytrzymałości 30Mpa

3. Popiołoporyt:

• popioły lotne

• stosowane lokalnie

• kruszywo lekkie

• spiekany

4. Żużel:

• pozostałości po wytopie żelaza

• nie jest to kruszywo lekki (I grupa)

• (II grupa) żużel granulowany, bardzo dobry do betonów konstrukcyjnych

• (III grupa) żużel pumeksowy, kruszywo lekkie. Zraszanie rozgrzanego żużlu wodą

• żużel paleniskowy: jest aktywny chemicznie, powoduje korozje, pozostałość po węglu, o różnym stopniu trwałości. Żużel ten należy spryzmować i pozostawić na ok. rok (wiatr, deszcz, śnieg), potem jest bierny chemicznie.

5. Elporyt: żużel wtórny mieli się, pasywuje i wtórnie spieka.

6. Kruszywa recyklingowe: powstałe przez zmielenie i ponowne wypalanie cegieł

7. Kruszywa naturalne: lekkie, w Polsce prawie nie występują

• pumeks naturalny powstaje na terenach, które stosunkowo niedawno były aktywne wulkanicznie, gęstość 9001000kg/m3 (grupa II)

• perlit uzyskuje się przez podgrzanie do ok. 1200˚C szkliwa wulkanicznego (grupa II), gęstość nasypowa 250300kg/m3. Można uzyskać we frakcji do 5mm

• Wermikulit: nazwa minerału z którego tworzy się kruszywo, gęstość poniżej 100kg/m3. Jest super lekkie. Używa się go do tynku renowacyjnego. Pochłania sole z wody.

2

NATURALNE MATERIAŁY KAMIENNE

---