11

МатеријалиМатеријали уу архитектуриархитектури

22. . предавањепредавањешколскашколска 20020077--0088 годгод..

1.1. КаменКамен ии каменикамени материјалиматеријали

ПредавачПредавач: : доцдоц. . дрдр. . АнаАна РадивојевићРадивојевић

ШтаШта јеје каменкамен ????????

•• природанприродан материјалматеријал

•• неорганскогнеорганског((минералногминералног) ) пореклапорекла

•• дугадуга традицијатрадиција применеприменеуу градитељствуградитељству

КаквоКакво јеје његовоњеговопореклопорекло, , саставсастав иитехничкатехничка својствасвојства??

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћенуу градитељствуградитељству токомтокомвременавремена??

22

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

природноприродно склоништесклониште уу стенамастенама

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

великивелики каменикамени блоковиблокови каокао каменокамено градивоградиво

33

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

архитравниархитравни конструктивниконструктивни системисистеми

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

развојразвој лучнихлучних ии своднихсводних конструкцијаконструкција

44

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

развојразвој лучнихлучних иисводнихсводних конструкцијаконструкција

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

инжењерскеинжењерске конструкцијеконструкције ии системисистеми

55

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

грађевинеграђевине традиционалнетрадиционалне архитектуреархитектуре

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

заза израдуизраду различитихразличитих скулпторалнихскулпторалних елеменатаелемената грађевинаграђевина

66

КакоКако јеје каменкамен коришћенкоришћен ууградитељствуградитељству??

разноврснеразноврсне облогеоблоге зидовазидова ии подоваподова

КакоКако сесе данасданас каменкамен користикористиуу градитељствуградитељству??

најчешћенајчешће уу функцијифункцији облогеоблоге зидовазидова

77

КакоКако сесе данасданас каменкамен користикористиуу градитељствуградитељству??

заза различитаразличита поплочавањапоплочавања подоваподова

КакоКако сесе данасданас каменкамен користикористиуу градитељствуградитељству??

уу новимновим облицимаоблицима ии начиниманачинима применепримене

88

КакоКако сесе данасданас каменкамен користикористиуу градитељствуградитељству??

уу новимновим облицимаоблицима ии начиниманачинима применепримене

ШтаШта јеје каменкамен ????????КаквоКакво јеје његовоњегово пореклопорекло, , саставсастав иитехничкатехничка својствасвојства??

99

МИНЕРАЛМИНЕРАЛ СТЕНАСТЕНА КАМЕНКАМЕН

КаменКамен –– основниосновни појмовипојмови

КАМЕНКАМЕН – малимали комадкомад стенестене, , извађенизвађен природнимприродним илииливештачкимвештачким начиномначином, , саса физичкофизичко--хемијскимхемијским својствимасвојствимадругачијимдругачијим одод својставасвојстава стенскестенске масемасе кзкз којекоје јеје извађенизвађен..

1010

СТЕНАСТЕНА

природнаприродна заједницазаједница једногједног илиили вишевише минераламинерала, , одређеногодређеног хемијскогхемијског саставасастава ии структуреструктуре

МИНЕРАЛ

природноприродно, , неоргансконеорганско телотело, , одређеногодређеног хемијскогхемијског саставасаставаии одређениходређених физичкихфизичких својставасвојстава

1111

минерминерaaлошкилошки саставсастав ии карактеркарактер ((врставрста) ) стенастенаизиз којихкојих јеје извађенизвађен каменкамен уу великојвеликој меримериутичеутиче нана његовањегова својствасвојства ии начинначин понашањапонашања((физичкафизичка, , хемијскахемијска, , подложностподложност различитимразличитимчиниоцимачиниоцима разарањаразарања, , могућностмогућност обрадеобраде ии применепримене))

последицапоследица:: постојепостоје великевелике варијацијеваријацијепонашањапонашања различитихразличитих врставрстакаменакамена

врстеврсте стенастена::магматскемагматскеседиментнеседиментнеметаморфнеметаморфне

дубинске изливне

Настају консолидацијом – очвршћавањемусијаног течног растопа

магме лаве

МагматскеМагматске стенестене

1212

дубинске изливне

МагматскеМагматске стенестене

Granit

Sijenit

Monconit

Gabro

Peridotit

Andezit

Latit

Riolit

Dacit

Bazalt

дубинске изливне

МагматскеМагматске стенестене -- структураструктура

зрнаста порфирска

У начелу, камен пореклом из магматских стена испољава великуотпорност, трајност и хомогеност структуре!

1313

SEDIMENTNE STENE

.

СедиментнеСедиментне стенестене

настајунастају одод продукатапродуката хемијскехемијске ии механичкемеханичке прерадепрераде ранијеранијестворенихстворених магматскихмагматских, , седиментнихседиментних ии метаморфнихметаморфних стенастена ииталожењемталожењем распаднутограспаднутог материјаламатеријала уу видувиду слојевитихслојевитих наслаганаслага уузонамазонама седиментацијеседиментације;;уу начелуначелу, , садржесадрже великивелики проценатпроценат шупљинашупљина, , хоризонталниххоризонталнихслојеваслојева, , фосилафосила животињскогживотињског илиили биљногбиљног пореклапорекла; ; мањемање сусутврдетврде одод магматскихмагматских стенастена ии затозато лакшелакше обрадивеобрадиве; ;

Седиментне стене1. механичке – пешчари, конгломерати, бречје

2. хемијске –кречњаци, доломити, гипс

3. органогене –фитогене, зоогене

1414

Метаморфне стене

Мермер Кварцит

НастајуНастају одод постојећихпостојећих магматскихмагматских, , седиментнихседиментних ии метаморфнихметаморфнихстенастена кадакада сесе онеоне нађунађу уу другачијимдругачијим условимаусловима одод онихоних уу којимакојима сусустваранестваране•• структураструктура имим јеје честочесто хомогенахомогена ии лишеналишена шупљинашупљина

Метаморфне стене

шкриљцишкриљци –– карактеристичнакарактеристична особинаособина –– шкриљавостшкриљавост уследуслед којекоје сесетрадиционалнотрадиционално користекористе уу видувиду плочаплоча намењенихнамењених покривањупокривањукрововакровова илиили ређеређе, , облагањуоблагању зидовазидова

1515

СвојстваСвојства каменакамена

петрографскапетрографска својствасвојствафизичкафизичка својствасвојства: : запреминсказапреминска масамаса, , порозностпорозност, , структураструктура, , карактеристикекарактеристике изгледаизгледа

механичкамеханичка својствасвојства: : чврстоћачврстоћа, , тврдоћатврдоћа

термичкатермичка својствасвојства:: топлотнатоплотна проводљивостпроводљивост, , специфичнаспецифична топлотатоплота, , топлотнатоплотна дилатацијадилатација

понашањепонашање уу односуодносу нана водуводу

СвојстваСвојства каменакамена

1.1. запреминсказапреминскамасамасавеомавеома варираварира уузависностизависности одод врстеврстекаменакамена, , алиали ии унутарунутаристеисте врстеврсте

више од 3,0изразито тежак

2,5-3,0тежак

1,5-2,5средње тежак

1,0-1,5лаган

мање од 1,0изразито лаган

запреминсказапреминскамасамаса

((g/cmg/cm33))

категоријакатегоријакаменакамена

1616

СвојстваСвојства каменакамена

2.2. порозностпорозностизузетноизузетно варираварира –– најчешћенајчешће одод 11--20%20%постојепостоје ии врстеврсте каменакамена изузетноизузетно малемалепорозностипорозности ((мањемање одод 1%), 1%), каокао ии изузетноизузетнопорозанпорозан каменкамен ((вишевише одод 40%)40%)

многамнога својствасвојства њомењоме условљенаусловљена((запреминсказапреминска масамаса, , понашањепонашање уу односуодносу нанаводуводу, , механичкемеханичке чврстоћечврстоће,....),....)

СвојстваСвојства каменакамена

3.3. структураструктура каменакамена((обликоблик, , величинавеличина, , размештајразмештај ии начинначин нанакојикоји сусу минералиминерали међусобномеђусобно повезаниповезани ууцелинуцелину))

типовитипови структуреструктуре каменакамена::1.1. кристаластакристаласта ((зрнастазрнаста) ) 2.2. стакластастакласта3.3. порфирскапорфирска4.4. кластичнакластична

1717

СвојстваСвојства каменакамена

4.4. карактеристикекарактеристике изгледаизгледа ((бојабоја, , текстуратекстура))–– условљениусловљени минералимаминералима уу саставусаставу каменакамена, , односноодносно, , структуромструктуром каменакамена

бојабоја – никада на испољава пуну засићеност- може варирати у зависности од примеса- питање постојаности боја – последица структурекамена, изложености различитим утицајимасредине

боја - може да зависи од удаљености са које се каменпосматра, као и од његове текстуре

1818

СвојстваСвојства каменакамена

4.4. карактеристикекарактеристике изгледаизгледа ((бојабоја, , текстуратекстура))

уу општемопштем случајуслучају,, текстуратекстура некогнеког материјаламатеријалапредстављалапредстављала биби изгледизглед површинеповршине материјаламатеријалаусловљенусловљен његовомњеговом структуромструктуром

текстуратекстура каменакамена -- изгледизглед површинеповршине каменакаменаусловљенусловљен његовомњеговом структуромструктуром ((распоредомраспоредомминераламинерала уу његовомњеговом саставусаставу))

СвојстваСвојства каменакамена

5.5. понашањепонашање каменакамена уу односуодносу нана водуводу

a.a. упијањеупијање водеводе –– зависизависи одод структуреструктуре каменакамена ииодод његовењегове порозностипорозности//компактностикомпактности, , каокао ии ододначинаначина ии дужинедужине трајањатрајања изложеностиизложености водиводи

b.b. водопропустљивостводопропустљивост –– значајназначајна заза фасаднефасаднеоблогеоблоге одод каменакамена

1919

СвојстваСвојства каменакамена / / понашањепонашање уу односуодносу нанаводуводу

c.c. отпорностотпорност нана мразмраз –– условљенаусловљена::карактеристикамакарактеристикама уу погледупогледу упијањаупијања водеводехетерогеношћухетерогеношћу структуреструктуре каменакамена((потенцијалнопотенцијално различитеразличите термичкетермичке дилатациједилатациједеловаделова каменакамена))

базалтбазалт, , некинеки кречњацикречњаци, , некинекипешчарипешчари,.......,.......слабослабо отпоранотпоран

гранитгранит, , сијенитсијенит, , габрогабро, , вулканскавулканскалавалава, , некинеки пешчарипешчари, , мермермермер,......,......отпоранотпоран

врставрста каменакаменакарактеркарактеротпорностиотпорности нана мразмраз

СвојстваСвојства каменакамена

6.6. термичкетермичке особинеособине каменакаменаa.a. коефицијенткоефицијент топлотнетоплотне проводљивостипроводљивости::

високвисок –– лошлош изолаторизолатор аа добардобар проводникпроводниктоплотетоплоте((осимосим кодкод некихнеких јакојако порознихпорозних материјаламатеријала) )

b.b. специфичнаспецифична топлотатоплота::маламалауследуслед великевелике запреминскезапреминске масемасе, , ии поредпоред малемалевредностивредности специфичнеспецифичне топлотетоплоте, , каменкамен имаимавеликивелики топлотнитоплотни капацитеткапацитет

‘‘хладанхладан материјалматеријал’’ ((маламала вредноствредност контактнеконтактнетоплотетоплоте –– топлотетоплоте нана додирдодир))

2020

СвојстваСвојства каменакамена / / термичкетермичке особинеособине каменакамена

c.c. коефицијенткоефицијентлинеарноглинеарног издужењаиздужењаусловљенусловљен структуромструктуромкаменакамена, , односноодносно, , његовимњеговим минеролошкимминеролошкимсаставомсаставом

примерпример::кварцкварц ((минералминерал) ) –– имаимавеликевелике вредностивредностикоефицијентакоефицијента линеарноглинеарногиздужењаиздужења –– последичнопоследично --каменкамен којикоји садржисадржи достадостакварцакварца, , показујепоказује великавеликатермичкатермичка издужењаиздужења

СвојстваСвојства каменакамена

7.7. механичкемеханичке особинеособине каменакаменазаза применупримену каменакамена значајнезначајне::

•• чврстоћачврстоћа нана притисакпритисак

•• тврдоћатврдоћа•• отпорностотпорност нана хабањехабање –– дефинишедефинише могућностмогућност

коришћењакоришћења каменакамена уу сврхесврхе поднихподних облогаоблога, , каокао иивертикалнихвертикалних облогаоблога уу случајуслучају дада постојепостоје условиуслови зазањиховуњихову ерозијуерозију

2121

СвојстваСвојства каменакамена//механичкемеханичке особинеособине

a.a. чврстоћачврстоћа нана притисакпритисаккаменкамен јеје крткрт материјалматеријал!!!!!!!!!!чврстоћачврстоћа нана притисакпритисак//чврстоћачврстоћа нана затезањезатезање = = 10:110:1

бигар, кредаиспод 10врло ниска

јако порозни кречњаци, глинци10-50ниска

порозни кречњаци, порозни пешчари, травертини, туфови50-100умерена

умерено порозни кречњаци, умеренопорозни пешчари, мермери, серпентини, оникси,......

100-150средње висока

компактни једри кречњаци, доломити, гранити, дацити, андезити,.......150-250висока

базалти, дијабази, кварцити, ситнозрнигабрипреко 250врло висока

карактеристичнакарактеристична врставрстакаменакамена

чврстоћачврстоћа нанапритисакпритисак [[MPaMPa]]категоријакатегорија чврстоћечврстоће

СвојстваСвојства каменакамена //механичкемеханичке особинеособине

b.b. тврдоћатврдоћаспособностспособност материјаламатеријаладада сесе супротстависупротставипарањупарању, , зарезивањузарезивању, , продирањупродирању другогдругогматеријаламатеријала

битнобитно својствосвојство уупогледупогледу могућностимогућностињеговењегове обрадеобрадеМосоваМосова скаласкала –– мериломерилотврдоћетврдоће некогнекогматеријаламатеријала

2222

СвојстваСвојства каменакамена //механичкемеханичке особинеособине

b.b. тврдоћатврдоћа каменакамена

чврстоћачврстоћа нана притисакпритисак представљапредстављаиндиректнииндиректни показатељпоказатељ тврдоћетврдоће каменакамена!!!!!!!!

нана тврдоћутврдоћу каменакамена утичеутиче његовањегова природнаприроднавлажноствлажност ((мајданскамајданска влагавлага)) такотако штошто јејесмањујесмањује,, папа јеје каменкамен лакшелакше обрађиватиобрађиватинепосреднонепосредно наконнакон вађењавађења изиз каменоломакаменолома

ДеформацијеДеформације ии разарањеразарање каменакамена

ДеформабилностДеформабилност каменакамена::1.1. уу односуодносу нана оптерећењеоптерећење

-- последицапоследица кртостикртости2.2. уу односуодносу нана променепромене температуретемпературе

-- условљенаусловљена минералошкимминералошким саставомсаставом ии структуромструктуромкаменакамена

3.3. уу односуодносу нана променепромене садржајасадржаја влагевлаге-- условљенаусловљена карактеристикамакарактеристикама каменакамена уу погледупогледуупијањаупијања водеводекодкод некихнеких врставрста каменакамена овеове променепромене могумогу дада утичуутичунана повећањеповећање запреминезапремине ((бубрењебубрење))

2323

ДеформацијеДеформације ии разарањеразарање каменакамена

каменкамен осетљивосетљив нана већинувећинукарактеристичнихкарактеристичних узрочникаузрочника разарањаразарања-- подложностподложност појединимпојединимчиниоцимачиниоцима разарањаразарања зависизависи ододконкретнихконкретних својставасвојставапојединачнихпојединачних врставрста каменакаменамеремере заштитезаштите каменакамена одод последицапоследицаразарањаразарања сесе, , зависнозависно одод узрочникаузрочника, , могумогу дефинисатидефинисати каокао::

–– одговарајућаодговарајућа конструктивнаконструктивнарешењарешења ((спречавањеспречавање могућностимогућностипојавепојаве разарањаразарања))

–– одговарајућеодговарајуће меремере непосредненепосреднезаштитезаштите каменакамена ((повећањеповећање отпорностотпорносткаменакамена нана онеоне факторефакторе разарањаразарања којикојисесе нене могумогу избећиизбећи))

ПрименаПримена ии облициоблицикоришћењакоришћења каменакамена

СавременаСавремена применапримена каменакамена::

1.1. каменкамен каокао материјалматеријал заза грађењеграђење –– грађевинскиграђевинскикаменкамен

2.2. каменкамен каокао полазнаполазна сировинасировина заза производњупроизводњуграђевинскогграђевинског материјаламатеријала::

a.a. минералнихминералних везивавезива ((кречкреч, , гипсгипс, , хидрауличнихидраулични кречкреч, , портландпортланд цементцемент))

b.b. термоизолационихтермоизолационих материјаламатеријала ((минералнаминерална вунавуна))c.c. опекарскихопекарских производапроизвода ( ( глинаглина –– полувезанаполувезана стенастена))

3.3. каменкамен уу индустријииндустрији ((каокао материјалматеријал неопходаннеопходан заза одвијањеодвијањенекогнеког индустријскогиндустријског процесапроцеса –– металуршкогметалуршког, , хемијскогхемијског,...),...)

2424

ПрименаПримена ии облициоблици коришћењакоришћењакаменакамена

КаменКамен каокао материјалматеријал заза грађењеграђење –– грађевинскиграђевинскикаменкамен::техничкитехнички каменкамен:: -- уу различитимразличитим инжењерскиминжењерским конструкцијамаконструкцијама

-- каокао агрегатагрегат уу бетонскимбетонским конструкцијамаконструкцијама

каменкамен заза зидањезидање//зиданезидане конструкцијеконструкције‘‘архитектонскиархитектонски’’ каменкамен –– применапримена уу различитеразличите декоративнедекоративне сврхесврхе

ПрименаПримена ии облициоблици коришћењакоришћењакаменакамена

облициоблици коришћењакоришћењакаменакамена условљениусловљениразличитимразличитимначиниманачинима његовењеговеобрадеобрадеобрадаобрада каменакамена сесеможеможе разматратиразматратикаокао::

A. обликовање елеменатаод камена у различитесврхе коришћења

B. површинска обрадакамена

2525

ПрименаПримена ии облициоблици коришћењакоришћењакаменакамена

A.A. обликовањемобликовањемелеменатаелемената одод каменакаменаможеможе сесе добитидобити::

1.1. необрађенинеобрађени каменкамен2.2. ломљениломљени каменкамен•• обичанобичан ломљениломљени, , илиили•• полуобрађенполуобрађен ((дотерандотеран))3.3. обрађениобрађени каменкамен•• притесанипритесани, , тесанитесани, , коцкакоцка ии

призмапризма, , плочеплоче ии плочицеплочице,....,....4.4. дробљенидробљени ии млевенимлевени каменкамен

ПрименаПримена ии облициоблицикоришћењакоришћења каменакамена

B.B. површинскаповршинска обрадаобрада каменакамена((завршназавршна обрадаобрада каменакамена којомкојом сесепредодређујепредодређује фактурафактура каменакамена))

1.1. ударнимударним поступцимапоступцима::•• буњастабуњаста обрадаобрада•• шпицовањешпицовање•• озрњавањеозрњавање•• браздањебраздање•• клесањеклесање•• пескарењепескарење•• резањерезање•• термичкатермичка обрадаобрада

2.2. абразивнимабразивним поступцимапоступцима::•• брушењебрушење•• глачањеглачање

фактурафактура –– својствосвојство површинеповршине материјаламатеријалаодређеноодређено начиномначином његовењегове обрадеобраде

2626

ПрименаПримена ии облициоблици коришћењакоришћењакаменакамена

карактеристикекарактеристике појединихпојединих врставрста каменакамена ииуобичајениуобичајени начинначин применепримене уу конструкцијамаконструкцијама

врста камена

зидане

конструкције

поплочавање

газишта

степеништа

облагање

скулптура

Ρ [kg/m3]

λ [W/mK]

σприт [N/mm2]

σсав [N/mm2]

базалт o o o - 2700-3000 1.2-3.0 250-400 15-25 гранит ● ● ● ● ● 2500-2700 1.6-3.4 130-270 5-18 мермер - o o o o 2600-2900 2.0-2.6 80-240 3-19 шкриљац o 200-2600 1.2-2.1 50-80 пешчар o - 2000-2700 1.2-3.2 30-200 3-20 кречњак ● - - o - 2600-2900 2.0-3.4 75-240 3-19 ● веома погодан; о понекад погодан; - низак степен погодности; извор: Façade construction manual