Materiály z přírodního kamene jsou hlavním surovinovým zdrojem pro převážnou většinu stavebních materiálů. Dnes se z hornin vyrábí dokončovací a konstrukční výrobky, pojiva (cement, sádra, vápno, tekuté sklo), beton, malty, keramické a tepelně izolační materiály, azbestocementové výrobky, jemné a hrubé kamenivo (písek, štěrk, drcený kámen) na beton a malty a další materiály [3].
Surovinou pro průmysl stavebních hmot jsou horniny. Horniny zahrnují nahromadění minerálních hmot sestávajících z jednoho nebo více minerálů.
Minerály – součásti hornin, které jsou homogenní co do chemického složení a fyzikálních vlastností. Například žula se skládá ze tří minerálů – živců, křemene a slídy a vápence – z jednoho kalcitu. Horninotvorné horniny jsou horniny, ve kterých obsah minerálů přesahuje 5 %. Patří sem: křemen, živce, slídy.
Horninotvorné materiály se dělí na: pevná látka (žula, diorit, syenit, čedič, křemenec, andezit, diabas); středně tvrdé (vápenec, pískovec, mramor, sádrovec, dolomit); měkké (hřídele, pemza).
Zajímavost: Struktura a textura hornin
Pro výrobu stavebních kamenných materiálů a výrobků a také surovin pro výrobu minerálních pojiv se používají nejdůležitější druhy hornin: vyvřelé (vyvřelé), sedimentární (sekundární) a metamorfované (modifikované) (obr. 3.1). ).
Ohnivý (vyvřelé) horniny vznikly v důsledku tuhnutí a krystalizace magmatu – roztavené hmoty převážně silikátového složení, vznikající v hlubinách zemské kůry. Magma vzniká v hloubce 100 až 200 km, teplota taveniny dosahuje 1300 ℃.
Pokud magma ztuhlo hluboko v zemské kůře a ochlazování postupovalo pomalu a pod vysokým tlakem, pak vznikly hrubokrystalické husté horniny zvané hlubinné horniny. Mezi tyto horniny patří žula, syenit, diorit a gabro. Vyznačují se vysokou pevností (nejméně 100 MPa), hustotou (více než 2500 kg/m3), odolností proti opotřebení, dobře se leští a po vyleštění jsou vysoce dekorativní. Tyto horniny se používají pro opláštění budov a konstrukcí a pro stavbu podlah ve veřejných budovách. V drcené formě se používají jako drť pro vysokopevnostní betony.
Pokud se magma vylilo na zemský povrch, vznikaly tzv. extruzivní horniny: vyvřelé čediče, diabasové porfyry. Vlivem rychlého ochlazení magmatu takové horniny zkrystalizovaly jen částečně nebo zmrzly ve sklovitém stavu. Tyto horniny se používají na stejných místech jako hlubinné horniny, ale používají se méně často.
Při sopečných erupcích, kdy je magma nasyceno plyny, vznikají vysoce porézní lehké horniny (klastika) – pemza a vulkanický tuf, jejichž hustota je 800 kg/m1600. Jsou široce používány ve stavebnictví jako místní stěnový materiál a výplň do lehkého betonu a v jemně mleté formě jako aktivní přísady do cementu a vápna.
Zajímavost: Vyvřelé horniny
Obr.3.1. Genetická klasifikace hornin
Sedimentární (sekundární) horniny vznikly v důsledku destrukce hornin (mechanická ložiska) a biologického (organogenní horniny) nebo chemického (chemické srážení) zpracování přírodních nerostných surovin.
Zajímavost: Sedimentární horniny
Klastické horniny (mechanická ložiska) vznikají v důsledku fyzikálního zvětrávání, tzn. vystavení větru, vodě, střídání teplot. Dělí se na volné a cementované. Sypké materiály zahrnují písek, štěrk a jíl. Mezi cementované patří pískovec, slepenec a brekcie.
Chemické srážení vznikalo v důsledku srážení solí při odpařování vody v nádržích. Patří sem sádrovec, anhydrit, magnezit, dolomit a vápenaté tufy.
Organogenní horniny vznikly v důsledku životně důležité činnosti a smrti organismů ve vodách. Patří mezi ně vápenec, křída, tripoli a diatomit.
Metamorfický (modifikované) horniny vznikly jako výsledek modifikace vyvřelých nebo sedimentárních hornin pod vlivem tlaku, vysoké teploty a vodných minerálních roztoků. Patří mezi ně břidlice, křemenec a mramor.
Zajímavost: Metamorfované horniny
Obsah
- 3.2. Stavební materiály z přírodního kamene a jejich vlastnosti
- Řezání
- Broušení
- Srážení hran
- Nástroje
- Ostatní produkty
- Co je kámen
- Druhy klasifikace přírodních kamenů a minerálů
- Druhy kamene podle původu
- Magmatický původ
- Sedimentární původ hornin
- Metamorfovaný skalní útvar
- Meteority – vesmírné horniny
- Horniny a minerály: vlastnosti a rozdíly
- Vlastnosti kamenů:
- Vlastnosti minerálů:
- Přírodní přírodní kameny a jejich oblasti použití ve stavebnictví, architektuře, designu
- Mramorový
- Žula
- Vápenec
- Pískovec
- Břidlice
- Travertin
- Čedič
- Labradorit
- Flint
- Goldenstone
3.2. Stavební materiály z přírodního kamene a jejich vlastnosti
Materiály z přírodního kamene jsou stavební materiály a výrobky získané mechanickým zpracováním (drcení, štípání, řezání, mletí) hornin. Mezi fyzikálními a mechanickými vlastnostmi materiálů z přírodního kamene se obvykle rozlišuje průměrná hustota, pevnost v tlaku a mrazuvzdornost, na základě jejichž hodnoty se posuzuje jejich kvalita a dělí se na stupně.
Podle průměrné hustoty se materiály přírodního kamene dělí na lehké (porézní) (méně než 1800 kg/m3) a těžké (více než 1800 kg/m3) Podle pevnosti v tlaku (MPa) se rozlišují následující třídy kamenných materiálů: jsou stanoveny: pro těžké – 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100. Pro plíce – 3,5; 5; 7,5; 10; 15.
Podle mrazuvzdornosti v cyklech zmrazování a rozmrazování byly pro kamenné materiály stanoveny tyto třídy: F10, F15, F25, F35, F50, F 100, F200, F300.
Podle stupně voděodolnosti (koeficient měknutí) se materiály dělí do skupin s hodnotou 0,6; 0,75; 0,9 a 1.
Kamenné materiály a výrobky používané v jejich přirozené formě se dělí do skupin:
Řezání
Broušení
Srážení hran
Nástroje
Ostatní produkty
Kámen je neobnovitelný přírodní zdroj používaný v mnoha oblastech lidského života. Domy a stavby se staví z kamenů, vyrábí se pomníky, ozdobné desky a obklady. Používají se ve šperkařství, sochařství, architektuře a malířství. Bylo vytvořeno celé průmyslové odvětví, aby z hlubin Země vytěžilo tyto úžasné útvary. Na základě fyzikálních a chemických vlastností a vzhledu můžete snadno vybrat materiál pro realizaci konkrétního úkolu.
Co je kámen
Přírodní kámen je kus tvrdé, nekovové horniny vytvořený z jednoho nebo více minerálů přírodními procesy. Litosféra, tvrdá skořápka Země, se skládá ze souboru vrstev hornin. Existuje asi 5 tisíc druhů kamenů, z nichž každý má jinou strukturu, fyzikální a chemické vlastnosti a oblasti použití.
Kámen se skládá z minerálů – pevných krystalických útvarů, které se mohou vlivem metamorfózy mísit a přetvářet svou strukturu. Kameny mohou být podle složení pevné nebo křehké, měkké nebo tvrdé. Některé druhy se nacházejí na povrchu Země, zatímco jiné leží hluboko v jejích hlubinách.
Druhy klasifikace přírodních kamenů a minerálů
Přírodní kameny a minerály jsou klasifikovány podle druhu původu, složení, tvrdosti, průhlednosti, hodnoty a dalších vlastností. Existují monominerální horniny skládající se z jednoho minerálu a polyminerální horniny sestávající ze dvou nebo více minerálů.
Aby bylo možné odlišit cenné druhy od dekorativních, byly sestaveny různé klasifikace. Nejrelevantnější z nich je klasifikace Bauer a Kluge, která zahrnuje drahokamy a šperky. K jeho rozvoji významně přispěl mineralog Fersman, který přidal rozdělení do skupin a tříd.
- o optických charakteristikách – sestavil Georg Gurich v roce 1902;
- za tržní hodnotu – navrhl Evgeny Kievlenko v roce 1973;
- podle fyzikálních a chemických charakteristik – vytvořen Všesvazovým vědeckovýzkumným ústavem bižuterního průmyslu v 80. letech XNUMX. století.
Druhy kamene podle původu
Nejdůležitějším kritériem pro klasifikaci hornin je typ původu. Existují tři hlavní způsoby původu kamene:
- magmatický – primární nebo endogenní;
- sedimentární – sekundární nebo exogenní;
- metamorfní – přeměna vyvřelých nebo sedimentárních hornin pod vlivem vnějších faktorů.
Magmatický původ
V důsledku tuhnutí lávy vznikají horniny vyvřelého neboli endogenního původu. Konečná struktura kamene závisí na jeho složení, rychlosti ochlazování a atmosférických faktorech. Existují dva typy magmatitů:
- Dotěrný. Magma postupně tuhne hluboko pod zemí a vyvíjí obrovský tlak na skálu. V důsledku toho se tvoří husté a masivní krystalizované bloky, prakticky bez pórů a dutin.
- Efuzivní. Láva tuhne na povrchu nebo v horních vrstvách země vulkanickou erupcí a tuhnutí probíhá při nízkých teplotách a probíhá nerovnoměrně. Takové horniny jsou křehčí a porézní a často obsahují trhliny.
Během procesu erupce prochází horké magma jinými sloučeninami a rozpouští je v sobě. Podle chemického složení se vyvřelé horniny obvykle dělí na:
- kyselý – obsah oxidu křemičitého více než 65%, s nečistotami draslíku a sodíku;
- střední – 54-65 % oxidu křemičitého, v přítomnosti hliníku a vápníku;
- hlavními jsou oxid křemičitý v rozmezí 45-54 %;
- ultrabazické – méně než 45 % s výrazným obsahem železa a hořčíku.
Sedimentární původ hornin
Kámen sedimentárního nebo exogenního původu vzniká při ničení hornin vnějšími faktory – atmosférickými jevy, teplotními změnami. Nacházejí se všude na povrchu země, šíří se proudy vzduchu a vody. Často se hromadí na dně nádrží, pak se usazují a zhutňují. Existují následující poddruhy:
- klastický – vznikl z částí magmatického původu;
- biochemické – vznikají smícháním organických a anorganických sloučenin;
- chemogenní – skládají se z usazených sedimentů koncentrovaných roztoků;
- biogenní – jsou zkostnatělé zbytky a odpadní produkty živočišného a rostlinného původu.
Biogenní a biochemické sedimentární horniny tvoří hořlavé látky, jako je uhlí, břidlice, rašelina a ropa.
Metamorfovaný skalní útvar
Metamorfované horniny vznikají přeměnou z jiných typů hornin. K tomu dochází v důsledku vystavení vysoké teplotě, tlaku a chemicky aktivním látkám. Minerály, které tvoří primární horninu, jsou rozloženy faktory a poté sestaveny do dalších sloučenin, které tvoří metamorfovanou horninu. Například jíl se vlivem metamorfózy mění v břidlici a křemenný pískovec v křemenec.
V závislosti na tom, jak intenzivní byl proces metamorfní transformace, není vždy možné přesně určit, která hornina byla primární. Podle podmínek tvorby takových hornin se rozlišují následující typy:
- Regionální. Vznikají při posunu litosférických desek, když jedna minerální hornina proniká hluboko do druhé. Doprovází je silný tlak a vysoká teplota.
- Hydrotermální. Vyskytují se s přímou účastí podzemních horkých pramenů. Díky silnému zahřátí vstupují složky, které tvoří horninu, do chemické reakce a přeměňují se na jiné sloučeniny.
- Kontakt. Vznikají v blízkosti magmatitů intruzivního typu vlivem vysoké teploty na jednotlivé vrstvy zemské kůry. Charakteristickým rysem tohoto typu metamorfózy je tvorba velkých minerálních krystalů vysoké pevnosti.
Meteority – vesmírné horniny
Každý rok spadne na Zemi asi dva tisíce tun kosmického kamene. Ve většině případů se skládá z křemičitanů, jako je olifin, fayalit, forsterit, pyroxen, ferosilit a enstatit. Meteoritové útvary mají převážně chondriální vzhled a jejich složení je podobné jako u Slunce, s výjimkou vodíku a helia. Je pravděpodobné, že meteority skalního typu vznikají z protoplanetárního oblaku obklopujícího Slunce gravitační přitažlivostí prachu a kondenzací látek. Používá se ve šperkařských a dekorativních účelům.
Horniny a minerály: vlastnosti a rozdíly
Hornina se skládá z minerálů, které ji tvoří. V závislosti na podmínkách vzniku může hornina obsahovat jeden nebo více minerálů a její vlastnosti zcela závisí na složkách. Minerály mají oproti tomu jednotnější strukturu a skládají se z krystalů se symetrickou strukturou, jejich vlastnosti závisí na druhu minerálu.
Vlastnosti kamenů:
- heterogenní látky, které tvoří zemskou kůru;
- vytvořený z minerálů;
- rozděleno podle typu původu;
- používá se v architektuře, designu a dekorativním účelům.
Vlastnosti minerálů:
- homogenní látky, které tvoří horniny;
- liší se fyzikálními a chemickými vlastnostmi;
- používá se v průmyslu, zemědělství a high-tech průmyslu.
Přírodní přírodní kameny a jejich oblasti použití ve stavebnictví, architektuře, designu
Přírodní kameny se používají v mnoha oblastech života. Ve stavebnictví a obkladech se používá žula, slída, břidlice a labradorit, v lékařství se používá pazourek, mirabilit a sádra. Rozvoj sochařského umění a malířství by byl nemožný bez mramoru, rumělky a grafitu a zemědělství by nemohlo fungovat bez vápence. Při výrobě nástrojů se používají diamanty, safíry a křemen. Tyto a mnohé další typy se používají v architektuře, designu, dekorativním a šperkařským účelům.
Mramorový
Mramor je metamorfovaná hornina sestávající především z kalcitu a příměsí organických sloučenin. Snadno zpracované. Kámen je dodáván v různých barvách, díky čemuž se s úspěchem používá v sochařském umění, nábytkářském průmyslu, obkladech interiérů. Mezi nevýhody mramoru patří vysoká cena a zranitelnost vůči kyselému prostředí.
Žula
Žula je vyvřelý tvrdý kámen kyselého typu, plný různých barev a vzorů. Skládá se z křemene, plagioklasu, draselného jitrocele a biotitu a/nebo muskovitu. Odolný vůči nepříznivým faktorům prostředí. Používá se pro opláštění stěn a desek, výrobu pomníků a stavbu silnic. Nevýhodou materiálu je jeho značná hmotnost, která vyžaduje další opatření při práci s ním.
Vápenec
Vápenec je sedimentární hornina biogenního, někdy i chemogenního původu, tvořená uhličitanem vápenatým. Ve velkém množství se tvoří na dně oceánů a moří. Vápenec se používá k výrobě dlaždic a drceného kamene a vápencové bloky se používají při stavbě budov. Ekologické, snadno zpracovatelné. Nevýhodou je malá odolnost proti vlhkosti a malá nosnost.
Marly vápenec Pelitomorfní vápenec
Pískovec
Pískovec je sedimentární hornina klastického typu sestávající z pískových zrn vázaných minerální hmotou. Je téměř stejně tvrdý jako žula. V závislosti na barvě se používá k dekorativním účelům, používá se také k výrobě obkladových dlaždic a zalévání základů. Křemenný pískovec se používá k výrobě skla. Mezi nevýhody patří vysoká hmotnost a nedostatek hygieny.
Živec-křemenný pískovec Křemenný pískovec
Břidlice
Břidlice jsou horniny s vrstevnatým uspořádáním minerálů jako je chlorit, aktinolit, hadec, křemen a muskovit. Je produktem vulkanické činnosti. Fyzikální vlastnosti závisí na složení. Pro výrobu vápenopískových cihel, drceného kamene, obkladů a asfaltu se používají různé druhy břidlice. Nevýhody břidlic: matná barevná paleta, vysoká cena, velká hmotnost. Při fyzickém nárazu se rozpadne.
Krystalický granát-dva-pyroxenové břidlice Hypersthene-plagioklasové krystalické břidlice
Travertin
Travertin neboli vápenatý tuf je jemnozrnná hornina vytvořená z uhličitanu vápenatého. Vyznačuje se nízkou hmotností a tvrdostí, porézní strukturou. Travertinové dlaždice se používají k dekoraci interiéru i exteriéru. Používá se také pro vápnění půdy v zemědělství. Mezi nevýhody patří skutečnost, že vyžaduje pečlivou a pravidelnou péči.
Čedič
Čedič je základní typ vyvřelé horniny skládající se z plagioklasu, klinopyroxenu, magnetitu a vulkanického skla. Může změnit svou strukturu v důsledku hydrotermálních procesů. Vyznačuje se vysokou pevností a tažností, což umožňuje použití čediče při výrobě izolačních materiálů, desek a minerálních plechů. Je to nejběžnější vyvřelá hornina. Mezi nevýhody patří vysoká cena.
Labradorit
Labradorit je vyvřelá intruzivní hornina hlavního typu, tvořená plagioklasem – labradoritem s příměsí pyroxenů a rudních minerálů. Vysoce kvalitní obkladový kámen, používaný pro dekorativní účely a monumentální architekturu. Má vysokou pevnost a odolnost proti povětrnostním vlivům. Nevýhodou je vysoká cena.
Flint
Pazourek je sedimentární hornina s vysokou tvrdostí. Je to druh křemene, který se skládá z krystalického a amorfního oxidu křemičitého. Při smíchání s jinými horninami dokáže změnit barvu. Na úsvitu lidstva se používal k rozdělávání ohně a výrobě nástrojů. V současné době se používá pro stavbu silnic a dekorativní účely. Nevýhody nejsou žádné.
Flint Flint Flint
Goldenstone
Goldstone je dlažební kámen obsahující slídu a drahé kovy – zlato a stříbro. Vyskytuje se ve formě deskových útvarů. Má dobrou odolnost proti vlhkosti a ochranu proti záření. Má dlouhou životnost. Používá se k dekorativním účelům, při výzdobě interiérů. Design je kompatibilní s mnoha dalšími materiály. Nedostatky jako takové neexistují.
