Stavebním kamenem rozumíme horninu s určitými fyzikálními, chemickými, technologickými i estetickými vlastnostmi. Kámen jako stavební materiál v tisíciletích postupně měnil roli i význam. Z ryze konstrukční hmoty se postupně vypracoval až k výrazovému prostředku či dokonce designovému doplňku a k výchozí surovině pro výrobu mnoha jiných stavebních produktů.
Historie a zpracování kamene
K obecně známým kamenným stavbám patří třeba egyptské pyramidy, dále megalitické stavby (dolmeny, menhiry a kromlechy) nebo kamenná díla a symboly jihoamerických Inků. Při formování životního prostředí člověka však hrály hlavní roli nejen používané materiály, ale také řemesla. Jak se pracuje s kamenem, jak jej lze tvarovat a hlavně konstrukčně využít nejpřesvědčivěji ukázala gotika.
Při zpracování kamene se vychází z jeho přirozených vlastností, k nimž patří hutnost a pevnost v tlaku, odolnost vůči povětrnostním podmínkám, mikroorganismům nebo ohni, vysoká trvanlivost nebo možnosti estetického působení nejrůznějších tvarů a povrchových úprav. Obecně se surovina dělí na lomařské a kamenické výrobky, jimž dává konečnou podobu ruční nebo strojová úprava. To vše se odvíjí od složení hmoty - např. materiál se skladbou ze stejnorodých a stejně tvrdých částic se dá leštit (mramor, žula, porfyr, alabastr atd.). Kameny složené z různorodých částic se zase dobře upravují broušením (pískovec, opuka).
Typy přírodních kamenů a jejich využití
Z ryze přírodních surovin se používají břidlice, žula, pískovec, andezit, vápenec nebo stále vznešený mramor. Kupříkladu žula s krásnou a nezřídka velmi barevnou kresbou je neobyčejně odolná a snadno zpracovatelná. V interiéru se hodí nejen na podlahu, ale i jako kuchyňská deska. Pískovec je kámen s příjemnou zrnitou strukturou a teplými pastelovými barvami a značnou tuhostí.
Vyvřelé horniny se dále člení podle místa vzniku na horniny hlubinné, podpovrchové a výlevné, podle struktury - tvaru a velikosti minerálů - na hrubozrnné, středně zrnité, jemnozrnné až celistvé. Právě struktura a také textura, vyjadřující uspořádání horninotvorných minerálů v prostoru, ovlivňují trvanlivost a opracovatelnost kamenů. K nejčastěji zpracovávaným vyvřelým horninám patří kupříkladu žuly. Pro kamenickou výrobu se z usazených hornin využívají pískovce, vápence (spíše se uplatňují v interiéru) méně pak opuky.
Čtěte také: Cementem zpevněné kamenivo
Kamenické výrobky
Kamenoprůmysl dělí výrobky do tří základních oborů: na kamenickou výrobu, na čistou kamenickou výrobu a na ušlechtilou kamenickou výrobu. Názvy prakticky vycházejí z konečného stupně povrchové úpravy lícních ploch.
- Hrubé kamenické výrobky: Mají povrchy lámané, štípané, přetloukané palicí nebo hrubě bosované (zbavené výstupků) pro srovnání do požadovaného tvaru. Takto se vyrábějí lomové kameny, kopáky, haklíky, dlažební kostky a krajníky.
- Čistá kamenická výroba: Výsledným produktem jsou chodníkové obrubníky, masivní schodišťové stupně, krycí desky, sloupy, pilíře, římsy, kamenná zábradlí a jiné produkty.
- Ušlechtilé výrobky: Vyžadují strojní opracování od řezání přes broušení a leštění. K novějším technologiím náleží tryskání nebo opalování (termické opracování).
V současném stavebnictví se kámen a výrobky z kamene objevují mnohem více v interiérech než na budovaném objektu (s výjimkou obkladů, venkovních schodišť, teras).
Kamenivo ve stavebnictví
Bez kameniva se ale prakticky neobejde většina staveb. Jde totiž o anorganický zrnitý, sypký přírodní nebo umělý materiál s velikostí zrn max. 125 mm, který se používá jako hlavní nosná složka betonových směsí (tzv. plnivo) a v maltách. Přírodní kamenivo se získává přímo těžbou nebo drcením vytěžených hornin. Existuje ovšem i umělé kamenivo, záměrně vyráběné z přírodních nebo průmyslových odpadů.
K základním požadavkům na kamenivo patří pevnost, trvanlivost, nenasákavost, tvarový index a humusovitost. Surovina nesmí obsahovat slídu, jíly, síru, hlinité a odplavitelné částice. V praxi se nejběžněji používají drti (velikost zrn 2 až 22 mm) a štěrk (zrna nad 22 mm).
Typy kameniva podle původu
Kamenivo se dělí především podle svého původu:
Čtěte také: Vlastnosti SC kameniva
- Přírodní kamenivo: získané těžením nebo drcením přírodních hornin.
- Umělé kamenivo: záměrně vyrobené z anorganických materiálů, např. vysokopecní strusky.
- Recyklované kamenivo: vzniká recyklací stavebního odpadu.
Přírodní kamenivo
Dělí se na:
- Těžené kamenivo: říčního, jezerního, mořského, glacifluviálního, glacilakustrinního a eolického původu. Surovina vesměs vyžaduje úpravu (praní, třídění).
- Drcené kamenivo: získané drcením vytěžených hornin a následným tříděním.
Umělé kamenivo
Jde o záměrně vyráběný materiál s nízkou objemovou hmotností do 2000 kg/m3 (tzv. lehké kamenivo) nebo s objemovou hmotností nad 3100 kg/m3 (tzv. těžké kamenivo).
- Lehké kamenivo: například Liapor (dříve Keramzit), vysokopecní struska, cihelný recyklát, betonový recyklát.
- Těžké kamenivo: například baryt, magnetit a hematit. Používá se v jaderné energetice, výzkumu nebo zdravotnictví.
Vlastnosti kameniva do různých druhů betonu stanovuje norma ČSN EN 12620. Souhrn různě velikých zrn kameniva se označuje jako frakce kameniva. Např. frakce 4/8 znamená, že jde o zrna kameniva velikosti od 4 mm do 8 mm, frakce 16/32 od 16 mm do 32 mm atd. Jde o označení podle velikosti dolního (d) a horního (D) síta - tj. označení d/D.
Ložiska kameniva v České republice
Geologické materiály, jako je kámen, štěrk a písek, se používají prakticky ve všech formách výstavby. Kamenivo je nepostradatelnou složkou v betonových a asfaltových směsích a v maltách.
V České republice se nachází velké množství ložisek přírodního kameniva. Těžba drceného kameniva se soustřeďuje na ložiska vyvřelých a přeměněných hornin Českého masivu. Nejvýznamnější ložiska drceného kameniva v České republice jsou:
Čtěte také: Více o Želechovicích a jejich kameni
- Ložiska výlevných hornin (čediče, melafýry, aj.).
- Ložiska hlubinných vyvřelin (žuly, granodiority, diority).
- Ložiska zpevněných klastických sedimentů (prachovce, droby aj.).
Těžené kamenivo (písky a štěrky) je soustředěno především do říčních a fluvioglaciálních teras, říčních niv a morén. Mezi nejvýznamnější oblasti těžby patří střední tok Labe, Ohře a Jizery, střední tok Ploučnice a střední tok Lužnice.
Výroba umělého kameniva
Pokud spojíte tvarově a také barevně vybraná kamenná zrna nějakým vhodným pojivem, vznikne prakticky zcela nový průmyslový produkt - umělý kámen. Vzhledem si v ničem nezadaná s přírodním kamenem, může však získat na kvalitě, na vzhledu i na některých dalších požadovaných vlastnostech. V interiéru se pak lisovaný umělý kámen aplikuje ve formě pracovních desek, podlahových krytin, dlažby a obkladů a v dalších architektonických nebo designových výrobcích.
Snad nejvíce rozšířeným umělým kamenem je tzv. konglomerovaný kámen s 90 % přírodního kamene a zbytkem pojiva. Po přebroušení a vyleštění se používá jako obklad. Přírodně sycený plast se zhotovuje z bauxitu a plnidla ze syntetické polymerní pryskyřice. Existuje i novější materiál zodiaq (asi 93 % křemíku a 7 % pojiva), využívaný na pracovní desky, dřezy, umyvadla, desky stolků atd.
K základním požadavkům na materiál patří pevnost v tlaku, pevnost v tahu za ohybu, nenasákavost, mrazuvzdornost, opracovatelnost, obrusnost a leštitelnost. U hrubých kamenických výrobků se dále sleduje štípatelnost a otluk. Nově se sleduje i odolnost kamene vůči zhoršeným podmínkám životního prostředí (provádí se třeba síranová zkouška).
Vysokopecní struska
Vysokopecní struska je produktem vznikajícím při výrobě surového železa. Roztavená struska je dopravena speciálními železničními vozy (tzv. kolibami) na odval, kde je za současného ochlazování vodou vylita. Rychlým ochlazením vodou vzniká tzv. granulovaná vysokopecní struska, která se využívá ve stavebnictví jako příměs do cementů nebo betonů. Pomalým ochlazením následně drtí a třídí na struskové kamenivo.
Liapor (dříve Keramzit)
Liapor je lehké umělé kamenivo, které se vyrábí tepelnou expandací tzv. cyprisových jílů, které se nacházejí v souvrství zejména v sokolovské pánvi. Po vytěžení jílů následuje hrubá úprava (drcení a mletí) a jemná úprava. Ta zahrnuje přidání asi 20 % vody, odležení v odležárně a následný výpal v rotační peci při teplotách 1100-1300 °C. Při výpalu dochází k expanzi (nafukování) jílové hmoty, kdy vznikají lehké keramické kuličky - perly. Granule jsou následně tříděny na jednotlivé frakce.
Fyzikální vlastnosti Liaporu:
| Vlastnost | Hodnota |
|---|---|
| Objemová hmotnost | 300-800 kg/m³ |
| Pevnost v tlaku | 1-10 MPa |
| Tepelná vodivost | 0,09-0,16 W/(m·K) |
| Mrazuvzdornost | Velmi dobrá |
| Nenasákavost | Nízká |
Umělé kamenivo RUGEN®
Umělé kamenivo RUGEN® je lehké umělé kamenivo vyrobené ze směsi popílku, pojiv, příměsí, přísad a vody. Dodává se převážně v kulovité formě, je však možné vyrábět i formu nepravidelnou. Jeho výhodou jsou pevnost, nízká objemová hmotnost a rychlá nasákavost, která umožňuje výrobek v případě použití do betonu a malt okamžitě aplikovat, beze změny konzistence. Výroba umělého kameniva RUGEN® je založena na efektivním využití popílku při současné velmi nízké energetické náročnosti.
Využití kameniva RUGEN®:
- Vnitřní násypy a zásypy.
- Plnivo při výrobě lehčených betonů.
- Hlavní složka pro výrobu mezerovitého betonu.
Technické specifikace dodávaného kameniva RUGEN®:
- Různé frakce od 0 do 50 mm.
- Sypná objemová hmotnost se může pohybovat od 500 do 1 000 kg/m3.
- Odolnost proti drcení (pevnost) od 0,5 do 10 MPa.
Minerální izolace (kamenná vlna/vata)
Jiným produktem je kamenná vlna či vata. Vyrábí se z umělých anorganických vláken a ve stavebnictví slouží především jako tepelná izolace. Minerální vlákna vznikají rozvlákněním roztavených přírodních hornin, silikátových odpadů (popílek, struska), případně jejich směsí. Například strusko-čedičová vlákna mají hmotnost přibližně 120 kg/m3 a průměr vláken se pohybuje v rozmezí od 4 do 20 mm v délce 10 až 70 mm.
V usazovací komoře jsou skrápěna pojivem a vzniká vrstva budoucí hmoty. Z ní se ve vytvrzovací komoře při teplotě 180 až 200 °C odpaří voda a dojde k polykondenzaci pojiva. Organické látky pak ve výsledném produktu tvoří asi jen 3 až 8 % hmotnosti a od jejich obsahu závisí nasákavost a hořlavost izolace. Minerální vata sama o sobě je nehořlavá, hotový výrobek je nesnadno hořlavý (stupeň hořlavosti B příslušné normy).
Jiným produktem jsou měkké svinovací pásy, rohože z minerální plsti nebo volná vlna, využívaná k výplni dutin sendvičových konstrukcí, v podstřeší, mezi krokvemi a jinde.
Recyklace a udržitelnost
Recyklace plastových odpadů je jedním druhem procesu regenerace materiálu, kterým se šetří zdroje (prvotní suroviny, voda a energie) a současně se minimalizují škodlivé emise do ovzduší, vody a půdy a rovněž dopady na lidské zdraví. Environmentální dopady recyklace se musí posuzovat během celého životního cyklu systému recyklace (od místa vzniku odpadu po likvidaci konečných reziduí).
Účelem evropských norem je popsat postupy nezbytné pro mechanickou recyklaci, které jsou nutné pro výrobky, které mají být vyrobeny zcela nebo částečně z recyklovaných plastů a vyžadují doklad o sledovatelnosti. Recyklační proces by měl být navržen tak, aby znečistění nebo poškození materiálu, které by mohlo mít vliv na zamýšlené použití, bylo odstraněno nebo opraveno do té míry, že nebude mít negativní vliv na vhodnost recyklovaného materiálu pro zamýšlené použití.
tags: #kamenivo #zamerne #vyrobene