Materiały kamienne w budownictwie

Surowiec wyjściowy

Materiały z kamieni naturalnych pozyskiwane są z różnych rodzajów skał o pochodzeniu wulkanicznym, osadowym lub metamorficznym. Skały wulkaniczne charakteryzują się najwyższa gęstością sięgającą 3000 kg/m3, wytrzymałością na ściskanie (średnio 100 - 150 MPa, a nawet do 250 MPa) znikomą nasiąkliwością i ścieralnością. Najpopularniejszym przedstawicielem tej grupy skał jest granit a inne materiały to m. in. sjenit, bazalt i gabro.

Bryły i bloki granitowe. fot. Grabinex

Skały osadowe utworzyły się ze związków - głównie wapnia - rozpuszczonych w wodzie bądź w wyniku konsolidacji rozkruszonych skał pierwotnych (piasku). Są to skały dość miękkie i porowate, ale w tej grupie występuje znaczne zróżnicowanie parametrów technicznych zależnie od miejsca pochodzenia surowca. Przedstawicielem pierwszej formy tworzenia skał jest trawertyn i tzw. „marmury” o podobnych własnościach jak marmury właściwe, a grupę skał „zlepionych” reprezentują piaskowce.

Skały metamorficzne, czyli przeobrażone to pierwotne utwory odsadowe poddane oddziaływaniu wysokiej temperatury, ciśnienia np. w wyniku bliskości erupcji wulkanicznych. Reprezentantem tych skał są marmury charakteryzujące się niewielką nasiąkliwością, dobrą wytrzymałością na ściskanie ( średnio ok. 60 MPa) i odpornością na ścieranie.

Surowce skalne pozyskiwane są w krajowych kamieniołomach lokalizowanych głównie na południu Polski jak i pochodzące z importu z różnych stron świata w postaci kruszyw lub wstępnie obrobionych płyt.

Zależnie od miejsca wydobywania materiały skalne zaliczane do określonego gatunku mogą znacznie różnić się własnościami fizycznymi i mechanicznymi jak i walorami dekoracyjnymi, dlatego często przy podawaniu rodzaju materiału kamiennego dołączana jest informacja o miejscu jego pochodzenia np. z konkretnego kamieniołomu.

Przykładowe własności fizyczne i mechaniczne popularnych materiałów kamiennych

Formy dostępnych materiałów skalnych

Do prac budowlanych wykorzystywane są produkty kamienne głównie w postaci płyt, kostki, czy grysu, a także w formie nieobrobionej jako głazy czy otoczaki. Slaby i płyty są podstawowym dekoratorskim półwyrobem kamieniarskim powstającym w wyspecjalizowanych zakładach i przeznaczonym do dalszej obróbki tworzącej wyroby końcowe.

Są to produkty o dużych wymiarach i zróżnicowanych grubościach najczęściej dostarczane ze szlifowaną bądź polerowaną powierzchnią. Przy masowej produkcji np., płytek kamiennych wytwarzane są one na zautomatyzowanych liniach technologicznych, gdzie wycinane są bezpośrednio z dużych bloków.

Okładziny ścienne i podłogowe z czarnego marmuru w ekskluzywnej łazience. fot. Ceramika Paradyż

Przy tworzeniu bardziej skomplikowanych form stosowane są maszyny CNC sterowane komputerowo, a obróbkę wykonuje się m. in. strumieniem wody pod bardzo dużym ciśnieniem. Kamienne płyty o odpowiednio dostosowanych wymiarach wewnątrz domu wykorzystywane są do eleganckiego pokrywania ścian i podłóg, schodów a także tworzenia powierzchni roboczych np. w postaci blatów kuchennych, a na zewnątrz w formie okładzin elewacyjnych oraz nawierzchni.

Drobnowymiarowy surowiec kamienny w postaci kamienia łamanego, kostki, grysu czy frakcjonowanego piasku powstaje z reguły jako produkt odpadowy przy obróbce bloków skalnych, dostarczany bezpośrednio z kamieniołomów i podawany łupaniu, rozkruszaniu. Wykorzystywany jest np. jako kamień elewacyjny, przy budowie nawierzchni drogowych lub tworzeniu dekoracyjnych pokryć nasypowych.

Obróbka powierzchniowa wyrobów kamiennych

Zależnie od przeznaczenia płyty kamienne poddawane są różnym zabiegom powierzchniowym, a gotowe produkty mogą być też impregnowane.

Podstawowy zabiegiem przygotowującym do dalszej obróbki powierzchniowej jest szlifowanie wykonywane jako proces standardowy na płytach handlowych. Uzyskanie lustrzanego połysku poprzez polerowanie, możliwe jest tylko na niektórych gatunkach skał i efekt taki dla najczęściej wykorzystywanych płyt kamiennych zapewnia granit i inne skały wulkaniczne oraz marmury.

W przypadku piaskowców i trawertynów tylko pewne odmiany pozwalają na uzyskanie pół-połysku, a osiągnięcie pełnego efektu wymaga żywicowania powierzchni.

Gładka kamienna powierzchnia może być jednak niebezpieczna po zamoczeniu dlatego niektóre pokrycia podłogowe powinny być uszorstknione. Zabieg taki może polegać na tzw. płomieniowaniu powierzchni lub piaskowaniu.

Metodą piaskowania tworzone są też - przy użyciu szablonów - napisy, piktogramy na błyszczących, kamiennych powierzchniach. Szorstką powierzchnie niekiedy poddaje szczotkowaniu, co zmniejsza efekt zmatowienia chroniąc jednocześnie przed poślizgiem.

Na powierzchniach marmurowych narażonych np. na kontakt z barwnymi cieczami konieczne jest przeprowadzenie impregnacji, która zabezpieczy przed trwałym zaplamieniem. Impregnację stosuje się także na innych skałach porowatych - zwłaszcza piaskowcach - montowanych na zewnątrz obiektów.

Nawierzchnie drogowe

Kolejny popularny obszar wykorzystania materiałów kamiennych to nawierzchnie drogowe, głównie jako eleganckie wykończenie chodników i podjazdów w otoczeniu reprezentacyjnych obiektów. Do tego celu wykorzystywana jest kostka brukowa lub wielkowymiarowe płyty kamienne oraz szereg elementów uzupełniających w postaci krawężników, stopni czy aplikacji dekoracyjnych.

Kostka granitowa jako budulec ścieżki i podjazdu. fot portal budujemydom.pl

Kamienna kostka brukowa to materiał skalny z granitu, bazaltu lub sjenitu używana w postaci prostopadłościanów w formie łupanej, ciętej lub cięto-łupanej (z gładką jedną płaszczyzną).

Wymiary kostki łupanej podawane są w postaci dwóch cyfr określających najmniejszy i największy wymiar każdej z krawędzi. Na podjazdy dla samochodów osobowych wykorzystuje się głównie materiał kamienny o w kalibracji 6/8 cm lub 7/9 cm. Zróżnicowanie barwy kostki - zależnie od jej pochodzenia - pozwala na tworzenie np. trwałych oznaczeń, ale wpływa też znacząco na jej cenę.

Kostka granitowa lub bazaltowa z jedną powierzchnią ciętą jest materiałem doskonale nadającym się do budowy eleganckich podjazdów zwłaszcza w bezpośredniej bliskości budynku. Poddana cięciu, a nie łupaniu powierzchnia licowa może być dodatkowo uszlachetniona po obróbce nadającej chropowatość metodą płomieniowania, śrutowania bądź piaskowania, co ogranicza śliskość nawierzchni.

Kruszywa skalne to podstawowy materiał do budowy dróg, używany przy tworzeniu każdego rodzaju nawierzchni i wykorzystywane jako warstwy podbudowy, wyrównujące,  podsypkowe czy nawierzchniowa.  Kruszywa te muszą przede wszystkim charakteryzować się wysoka wytrzymałością mechaniczną, niska nasiąkliwością, mrozoodpornością, a w przypadku warstw nawierzchniowych ograniczoną ścieralnością.

Najczęściej wykorzystuje się kruszywa naturalne ze skał granitowych, dolomitowych, bazaltowych, przy czym są one odpowiednio frakcjonowane. Przy tworzeniu podbudowy drogi skład frakcji kruszywa dobiera się w zależności od podłoża gruntowego i do tworzenia stabilnej warstwy wykorzystywane są mieszanki o uziarnieniu ciągłym w przedziale 0-63 mm, według ustalonej krzywej uziarnienia. Przy niewielkich obciążeniach drogi stosowane są kruszywa niełamane (otoczaki, żwir) zestawieniu z odpowiednich frakcji głownie w postaci pospółki.

Kamienne ogrodzenia

Ogrodzenia z kamieni naturalnych - np. w postaci „dzikiego” płotu z kamienia polnego lub łupanych płytek z piaskowca mogą stanowić estetyczne uzupełnienie wygrodzenia posesji wykonanego z innego materiały.

Ogrodzenia gabionowe. fot.Legi Polska

Oprócz konstrukcji murowanych, co jest dość pracochłonne alternatywnym rozwiązaniem będą gabiony tworzone w formie ażurowych koszy wypełnionych materiałem kamiennym. Dobór wielkości kruszywa, jego kształtu, czy barwy pozwala na komponowanie ogrodzenia stosownie do charakteru otoczenia.

Autor: Cezary Jankowski

Opracowanie: Aleksander Rembisz

Zdjęcia: Polbruk, Legi Polska, Ceramika Paradyż, Grabinex, portal budujemydom.pl