INTERNACIONALNI UNIVERZITET U TRAVNIKUFAKULTET POLUTEHNIČKIH NAUKAŠkolska godina 2013./2014.Semestar I

Nastavni predmet: INŽINJERSKA GEOLOGIJA

SEMINARSKI RAD

Tema:

PRIMJENA KAMENA U GRAĐEVINARSTVU

Vrijeme izrade: Januar,2014.

Student: Alić Vedad

Smjer studija: Putevi

Predmetni nastavnik: Doc.dr. Ermedin Halilbegović dipl.ing.geol.

Bodovi: Ocjena

SADRŽAJ:

1. REZIME............................................................................................................................31.1Ključne riječi ..............................................................................................................3

2. UVOD..............................................................................................................................43. ZADATAK.........................................................................................................................44. CILJ..................................................................................................................................45. PRIMJENA STIJENA U GRAĐEVINARSTVU.......................................................................5

5.1.Tehnički kamen.........................................................................................................55.2.Arhitektonski kamen.................................................................................................75.3.Zaštita kamena.........................................................................................................95.4.Karaktristična svojstva stijena i terena s aspekta upotrebljivosti i građenja..........10

6. ZAKLJUČAK.....................................................................................................................127. LITERATURA...................................................................................................................13

2

8. REZIME

Stijene se u građevinarstvu primjenjuju kao građevinski kamen.Osnovna podjela građevinskog kamena je na tehnički i arhitektonski.Upotreba tehničkog kamena je jako rasprostranjena.Upotrebljava se za izgradnju objekata visokogradnje i niskogradnje kao i hodrotehničkih i geotehničkih objekata.Primjena kamena pri proizvodnji građevinskih materijala je jako velika i rasprostranjena. Arhitektonski kamen se koristi za vanjsko i unutrašnje oblaganje objekta i za unutrašnje uređenje objekta u dekorativne svrhe,stoga ga mora odlikovati velika čvrstoća,trajnost,postojane boje,obradivost,žilavost kao i otpornost na habanje.Prilikom odabira kamena koji će biti upotrijebljen potrebno je znati njegove geotehničke i morfološke osobine.Vrsta stijene i način postanka mnogo diktiraju te osobine.U tom pogledu razlikujemo kamen nastao od:magmatskih,sedimentnih i metamorfnih stijena.Dalja podjela data je u glavnom poglavlju.

1.1.Ključne riječi

Građevinski kamen-kamen koji se koristi u konstruktivne svrhe u građevinatstvu.

Arhitektonski kamen-kamen koji se upotrebljava za dekoraciju objekata u građevinarstvu.

Neobrađen kamen-kamen uzet direktno iz pozajmišta,bez dalje obrade.

Obrađen kamen-kamen podložen nekoj od metoda obrade (klesanje,rezanje,poliranje i dr.)

3

1. UVOD

Prvo sigurno sklonište čovjeka od njegovog postanka na Zemlji bila je kuća od kamena-pećina,kamen je upotrebljavan i za izradu oruđa,nakita,posuđa i u svim drugim segmentima djelatnosti čovjeka.Široka primjena kamena zadržana je i do danas.Najviše se upotrebljava u građevinarstvu za proizvodnju građevinskih materijala i u prirodnom stanju kao materijal za gradnju,pored građevinarstva kamen se upotrebljava i u mnogim industrijama(metalurgija,hemijska indutrija,...).Kamen kao prirodan materijal može imati osobine bolje od bilo kojeg vještačkog materijala.To je najtvrđi prirodni građevinski materijal i u prošlosti se isklučivo koristio za izgradnju objekata,danas je uveliko zamjenjen vještačkim materijalima,a upotrebljava se pri rekonstrukciji starih objekata i kao arhitektonski kamen u estetske svrhe.U radu će biti date vrste kamena koji se koristi u građevinarstvu i najčešći vid upotrebe pomenutog kamena.Ukratko će biti objašnjen i način postanka stijena.

2. ZADATAK

Pojam kamen asocira na nešto što svakodnevno vidimo oko nas.Zgrade obložene kamenom,popločane ulice i mnoštvo drugih primjera.Zadatak ovog rada je da sažeto i jasno da predstavu o kamenu koji se upotrebljava u građevinarstvu,o parmetrima koji su važni prilikom odabira kamena koji će se upotrijebiti i o osobinama kamena kao konstruktivnog elementa građevinskog objekta.Bit ce opisan i naćin postanka kamena,kao i uticaj pojedinih mineralnih sastojaka na osobine i primjenu kamena u građevinarstvu.

3. CILJ

Cilj ovog rada je prikazati raznovrsnost primjene kamena kao prirodnog materijala u građevinarstvu.Materijal koji su koristili ljudi u prošlosti,upotrebljava se i danas i upotrebljavat će se i u budućnosti,to je jedan vid zavisnosti čovjeka od prirode.To je i razlog izbora teme.Materijal koji se izuzima iz prirode,nastao bez uticaja čovjeka,a posjeduje bolje fizičke,mehaničke i tehnološke osobine.Svaki kamen je unikatan element,a to ovom materijalu daje veliku estetsku vrijednost.Na kraju rada date su fotografije arhitekonskog kamena s prostora BiH.

4

4. PRIMJENA KAMENA U GRAĐEVINARSTVU

Stijene se u građevinarstvu upotrebljavaju kao građevinski kamen.Primjena kamena kao mineralne sirovine zasniva se na njegovim fizičkim, kemijskim i tehničko-tehnološkim svojstvima koja su uvjetovana njegovim petrografskim osobinama, a one su dalje uvjetovane načinom postanka stijene i njenim promjenama kroz geološku povijest. Kamen čiji mineraloško-petrografski i hemijski sastav te fizičko-mehaničke karakteristike zadovoljavaju tehničke uvjete za primjenu u građevinarstvu(niskogradnji i visokogradnji) ima naziv tehnički građevinski kamen. Odnosno, pod tehničkim građevinskim kamenom podrazumijevaju se sve vrste prirodnog kamena koje su od stijene odvojene na prirodan ili vještački način, koji se koristi u građevinarstvu za potrebe niskogradnje i visokogradnje, bilo kao lomljeni kamen ili drobljeni kamen, nefrakcionirani kamen ili frakcionirani kameni agregat, a za što je potrebno zadovoljiti propisane kriterije kvaliteta. U zavisnosti od oblasti primjene, kamen se dijeli na dvije osnovne grupe:

1. tehnički kamen2. arhitektonski kamen

5.1. Tehnički kamen

Pod tehničkim kamenom podrazumijeva se kamen koji se upotrebljava kao konstruktivni materijal u neobrađenom ili obrađenom stanju, ili kao agregat u građevinarstvu.

Prema stepenu obrade tehnički kamen može se podijeliti na:

neobrađen kamen obrađen kamen

Pod neobrađenim kamenom ( slika 1.) podrazumijeva se kamen koji se dobija razbijanjem čvrstih stijena na komade različitog nepravilnog oblika i različite krupnoće. U ovu grupu spadaju:

lomljeni kamen – kamen direktno sa pozajmišta ,prethodno izminiran ili lomljen pneumatski.Nepravilnog je oblika i različite granulacije.Dosta je prljav,stoga se koristi za zidanje I grubo nasipanje kod cesta,pruga i drugih objekata

drobljeni kamen- dobije se drobljenjem lomljenog kamena.Zavisno od potrebne granulacije,upotrebljava se za izgradnju nasipanih konstrukcija kod izgradnje cesta,te kao agregat za spravljanje betona.

mljeveni kamen- dobije se potpunim mašinskim mljevenjem lomljenog kamena do najsitnije granulacije.Često se naziva kamena sitnež ili kameno brašno.Upotrebljava se kao agregat za asfalterske radove,za izradu maltera I vještačkog kamena.

5

Pod obrađenim kamenom podrazumjeva se kamen koji se dobija cijepanjem ili sječenjem čvrstih stijena na komade pravilnog oblika. Zavisno od namjene, kamen se obrađuje: tesanjem, glačanjem, brušenjem, poliranjem, štokovanjem i sl. Dijeli se na:

Polutesan kamen - kamen koji je dlijetom i čekićem dotjieran u približno paralelopipedan ili neki drugi pravilan geometrijski oblik ravnih naležnih i dodirnih površine, minimum 20cm širine. Upotrebljava se za razne konstrukcije koje treba da prime veća opterećenja tj. za izradu obloga mostova, tunela, kanala itd.

Tesan (cijepan) kamen ili tesanik - potpuno pravilno oblikovan paralelopiped ručnim ili mašinskim alatom, tesanjem ili rezanjem, sve ivice su mu prave, oštre i upravne jedna na drugu, a površine potpuno ravne. U pojedinim slučajevima lice ovog kamena može biti specijalno obrađeno u dekorativne svrhe. U grupu tesanog kamena spadaju: krupne kocke, sitne kocke, kocke za mozaike, prizme, ivičnjaci i ploče za trotoare. Ovi proizvodi koriste se za popločavanje kolovoza, trotoara, industrijskih hala itd. Od stijena od kojih su isječeni, zahtjeva se da imaju veliku otpornost na habanje, zadovoljavajuću otpornost na udar (naročito na mjestu ivica), veliku postojanost na dejstvo mraza i atmosferilija

Naročito obrađen kamen - upotrebljava se za izradu dekorativnih elemenata kao što su: stepeništa, ograde, specijalne vrste fasada, svodova i kupola itd. Obrada ovog kamena vrši se ozrnjavljenjem, glačanjem i poliranjem i spada u domen kamenorezaca, pa čak i vajara. Naročito obrađen kamen radi se od čvrstog, žilavog, jedrog i sitnozrnog kamena, a najčešće od mermera.

Tehnički kamen se upotrebljava za izgradnju cesta,pruga,betonskih i kamenih konstrukcija,u hidrotehnici i geotehnici.

Tehnički kamen za hidrogradnju ima kontinualni kontakt sa vodom i bitno je da je svjež i kvalitetan.Uglavnom se koriste svježe magmatske stijene,gnajsevi bez škriljavosti,masivni amfiboliti,krečnjaci i pješčari.

Tehnički kamen za saobraćajnice mora biti kompaktne građe,svjež i otporan na mraz.Koriste se:krečnjaci,dolomiti,razni efuzivi,amfiboliti,šljunak,pijesak.Za željezničke ruge koriste se uglavnom amfiboliti i dijabazi.Kamen mora biti čvrst i postojan.

Tehnički kamen za betonske konstrukcije najčešće se upotrebljava u obliku svježih magmatskih stijena,homogenih krečnjaka,pijeska i šljunka.

Tehnički kamen za zidane kamene konstrukcije koje predstavljaju nosive zidove,zidove tunela su najčešće homogeni i masivni krečnjaci i pješčari,graniti,grandioriti,gabro i daciti.

6

Neobrađen kamen

Slika 1: Prikaz neobrađenog ili poluobrađenog kamena

5.2. Arhitektonski kamen

Pod arhitektonskim (ukrasnim) kamenom ( slika 3. ) podrazumjeva se kamen koji u građevinskim konstrukcijama ima dekorativnu i zaštitnu ulogu.Upotreba kamena u arhitektonske svrhe zavisi od sastava stijene,sklopa,boje i njene postojanosti,čvrstoće,habanja,žilavosti I obradljivosti. Koristi se u u obliku ploča za oblaganje fasada i unutrašnjih površina zidova i za izradu stepeništa i podova. Dijeli se na:

kamen za spoljašnju primjenu kamen za unutrašnju primjenu.

Za spoljašnju upotebu koriste se sve vrste kamena koje su postojane na uticaje atmosferilija, dok se za ukrasni kamen za unutrašnju primjenu zahtijeva samo dobra vizuelna karakteristika. Kada se ukrasni kamen koristi za izradu stepeništa i podova, mora imati dobru otpornost na habanje. Kod primjene ukrasnog kamena razvijena je posebna klasifikacija čvrstih stena, tzv. komercijalna ili trgovačka klasifikacija, koja sve kamene materijale razvrstava u 4 grupe:

mermeri graniti travertini kamen

Pod mermerom, u smislu ove klasifikacije, podrazumjeva se kompaktna kristalna stena. To je najrasprostranjenija grupa arhitektonskog kamena. Zahvaljujuci svojoj prirodnoj ljepoti, velikoj

7

reznolikosti boja, lakoj obradi i visokom sjaju, mermer je najzahvalniji građevinski materijal za oblaganje enterijera.

Graniti predstavljaju kompaktne kristalne stene, koje se mogu uglačati i izrađene su pretežno od minerala tvrdoće 6-7 po Mosovoj skali. Oni su zahvaljujući svojoj velikoj tvrdoći, kompaktnosti, žilavosti sve više prisutni u građevinarstvu i to za oblaganje fasada, podova i svih ostalih prostora koji su izloženi velikom prometu ljudi i tehnike.

Travertin se definiše kao hemijska sedimentna stijena, kalcijum-karbonatnog sastava, sa karakterističnom šupljikavom teksturom. Zbog šupljikaste građe im je neophodan dodatni premaz da bi dobili svoj pravi dekorativni izgled.

Kamen predstavlja stijenu za građenje ili dekoraciju, koja se po pravilu ne može glačati. Ovoj kategoriji propadaju stijene najrazličitijeg mineralnog sastava, koje ne pripadaju prethodnim grupama.

Primjena arhitektonskog kamena

Slika 2: Primjena kamena u građevinarstvu

8

5.3. Zaštita kamena

Kamen je, kao i u prirodi, u objektima izložen djelovanju agresivnih uticaja koji uzrokuju njegovo postepeno razaranje. Uopšteno, promjene na kamenu mogu se svrstati u sledeće grupe:

prelomi i deformacije odvajanje materijalni gubici hromatske promjene i naslage biološka kolonizacija

Da bi se smanjila površinska poroznost kamena i otklonilo prisustvo vode i vlage treba preduzeti mere predostrožnosti. Treba koristiti termički stabilan kamen, homogenog sastava i koeficijenata linearnog termičkog širenja.

Mjere zaštite kamena mogu se podijeliti u dvije osnovne grupe:

konstruktivne mjere mjere neposredne zaštite

Konstruktivnim mjerama se onemogućava pristup vode do kamena, odnosno omogućava njeno brzo odvođenje ako voda ipak stigne do njega.

Mjere neposredne zaštite odnose se na premazivanje površine kamena određenim zaštitnim sredstvima. Kamen se može štititi različitim vrstama bitumenskih premaza ukoliko estetski izgled kamena nije važan. Kada treba sačuvati prirodan izgled kamena, koriste se silikonski premazi. Oni su bezbojni i hidrofobni i odbijaju vodu sa površine kamena. Nedostatak ovih premaza je kratak vijek trajanja. Osim silikonskih premaza, kao zaštita kamena može se koristiti vruće laneno ulje. Tim postupkom se kod krečnjaka i travertina, osim zaštite ističu i boja i šare kamena. Vosak, parafin i drugi materijali za zatvaranje pora mogu poslužiti kao zaštita kamena, ali prethodno treba provjeriti da li se kamen raspada zbog skrame koja ne propušta vazduh. 

9

 5.4. Karakteristična svojstva stijena i terena s aspekta upotrebljivosti i građenja

Pored petrografskih,fizičkih,mehaničkihi tehnoliških osobina stijena prilikom razmatranja treba uzeti u obzir i način postanka stijena i pozitivne ili negativne promjene na stijenama koje su one,pod uticajem spoljnih faktora pretrpjele kroz dugi vijek postojanja.

Magmatske stijene, nastale su kristalizacijom ili očvršćavanjem magme, lave.Sastoje se od kisika, aluminija, željeza, magnezija, kalcija, natrija, kalija, a najviše silikatnih minerala, jer je silicij vezan za sve metale stvarajući silikatne spojeve (kvarc). Prema mjestu, načinu postanka i strukturi dijelimo ih na dubinske ili intruzivne (plutoniti), nastale duboko u unutrašnjosti kamene kore (granit, stjenit, diorit, gabro), i površinske ili efuzivne (vulkaniti) kao rezultat vulkanske aktivnosti (andezit, bazalt, porfir).

Od magmatskih stijena u građevinarstvu koristimo bazalt, porfire, granite, serpetine. Odličan su građevinski materijal zbog svoje tvrdoće, postojanosti, trajnosti, pa se koriste pretežno za vanjske prostore, poput pješačkih površina, popločavanje ulica, oblaganje fasada kod objekata visokogradnje itd. Zrnate su strukture i često se koriste i u interijerima zbog velikog raspona boja i tekstura.Sedimentne stijene nastale su slijeganjem mineralnog materijala. Uslijed razaranja površinskih dijelova zemljine kore, djelovanja vjetra i vode, mehaničkom i geološkom aktivnošću, slijeganje čvrstih čestica rastresitog materijala stvorilo je pješčare, kvarcite i glinaste materijale (mehanički sedimenti). Taloženjem otopljenih mineralnih tvari posredno i neposredno (hemijski i organogeni sedimenti), životinjskog i biljnog porijekla pretežno na morskom dnu, nastaju krečnjaci i travertini. Zbog različitosti u tehničkih karakteristikama, npr. tvrdoće, među pojedinim vrstama, sedimentne stijene koriste se u graditeljstvu podjednako u eksterieru i u interijeru, s razlikom da su za eksterijer poželjne veće debljine.Metamorfne stijene nastale su preobrazbom eruptivnih i sedimentnih stijena, uzrokovanom određenim fizičko hemijskim procesima promjene temperature, pritiska, plinova, para, vodenih otopina. U tim uvjetima dolazi do promjene kristalnih struktura, pa primjerice od kvarcnih krečnjaka nastaje kvarcit, ili od krečnjaka ili dolomita nastaje mramor.Mramori su najčešće korištena metamorfna stijena za graditeljstvo. Sastoje se od kalcita u kombinaciji sa drugim mineralima koji im daju karakterističnu vensku strukturu. Zbog velikog raspona boja, uzoraka i mogućnosti raznih površinskih obrada, najprihvatljiviji su za interijere.

U Bosni i Hercegovini najpoznatije nalazište arhitektonsko građevinskog kamena je nalazište gabra u Jablanici.To je biotitski gabro ili jablanit iz Jablanice. Jablanički gabro zahvaća površinu od 15km2 (revidirane eksploatacijske zalihe iznose 800.000 m3). Struktura mu je hipidiomorfnozrnasta, rjeđe ofitska, a tekstura masivna ili paralelna, što se ispoljava i u smjenjivanju svijetlih i tamnijih vrsta gabra. S obzirom da je riječ o žilavom i tvrdom kamenu, sitnozrne strukture, polira se odlično. Upotrebljava se u likovnoj umjetnosti, za nasivno građenje i za najfiniju skulpturu. Od jablanita je izrađen spomenik ispred zgrade Ujedinjenih naroda u NewYorku, Bečka opera, zgrada pravosuđa u Budimpešti, veliki hotel na Jalti, željeznička stanica u Sarajevu, kao i više spomenika i zgrada u Zagrebu i Beogradu ali i širom svijeta koji svoju ljepotu i monumentalnost zahvaljuju estetskim i fizičko-mehaničkim svojstvima ovog

10

kamena. Pri proizvodnji dimenzioniranog kamena javlja se velika količina otpada koji bi mogao poslužiti za proizvodnju sintetičkih vlakana i kamene vune.Naročita estetska i mehanička svojstva pokazuje dimenzionirani kamen dobiven preradom tombolona iz grusa jablaničkog gabra. To su jajoliki blokovi gotovo potpunog monolita koji se,zhvaljujući tome, odupro raspadanju i koji se, poput kompozita, nalazi zatrpan u potpunoraspadnutom materijalu – grusu.Tu su i razne vrste krečnjaka, krečnjačke breče, mramori, mramorizirani, dolomitizirani ilaporasti krečnjaci, sedra, dijabazi i sl.

Arhitektonsko građevinski kamen u Hercegovini

Slika 3: Prikaz arhirektonskog kamena sa prostora BiH

11

5. ZAKLJUČAK

Kamen je prirodan materijal koji može nastati na više različitih načina i upravo od načina postanka zavise njegove osobine i karakteristike.Kamen u obliku magmatskih stijena nastaje prilikom erupcije vulkana.Ovaj kamen odlikuju velike čvrtoče i postojanost.Veoma je kompaktan zbog jednoličnog očvrščavanja,ima široku primjenu u građevinarstvu.Sedimentne stijene nastaju taloženjem i zavisno od okolnosti pod kojim se dešavalo spajanje i očvrščavanje slojeva zavise i osobine kamena.Njihova primjena je jako široka,a ponekad su neizostavne komponente pri ostvarivanju antropogenih veza.Metamorfne stijene nastaju preobrazbom prethodnih stijena i one se naj manje primjenjuju u građevinarstvu.Kamen se u građevinarstvu primjenjuje za izgradnju objekata i tu uglavnom ima konstruktivnu ulogu,što ukazuje na to da kamen koji se upotrebljava u građevinarstvu mora imati jako dobre i postojane fizičke,mehaničke i tehnološke osobine,posebno velike čvrstoće na pritisak,zatezanje,otpornost na habanje,malu poroznost i druge pogodne osobine,a sve da bi zadovoljio konstruktivne zahtjeve datog objekta.Primjena kamena u arhitekturi uvjetovana je njegovim izgledom,bojom i dizajnom,a konstruktivni nedostaci se mogu riješiti vještačkim metodama zaštite kamena raznim premazima.

12

6. LITERATURA

Dr.sc.ing. Đenari Ćerimagić (2009): Inženjerska geologija

Internet

13