OPŠTI POJMOVI
Stvar je inženjera i ahitekata da za odgovarajuće svrhe izaberu najpovoljniji kamen; pri odabiru kamena za naročito važne građevinske objekte ne sme se zaboraviti da ispitivanje materijala, u saradnji sa geolozima i mineralozima, pruža dragocenu pomoć.
Geolozi dele stene na sledeće grupe: magmatske stene, ili drugačije eruptivne stene, sa podgrupama dubinskih magmatskih i izlivnih magmatskih stena (npr. granit, diorit, gabro, porfir, dijabaz, bazalt), zatim sedimentne ili slojevite stene (npr. peščar, jurski krečnjak, konglomerati), i najzad metamorfne ili preobražene stene (npr. gnajs, škriljac). Mineralog razmatra strukturu stena (vrstu i oblik kristalita, veličinu i preobražaj istih, svežinu, vrstu veziva i dr.). Inženjer ocenjuje prema boji, raspodeli boja, strukturi, načinu dobijanja, obradivosti, postojanosti prema vremenskim uticajima i čvrstoći.
STRUKTURA I HEMIJSKI SASTAV KAMENA
Strukturu i sastav kamena treba uzimati u obzir ako materijal treba da bude postojan prema vremenskim uticajima ili ako se kamen bira za naročite svrhe, kao npr. u hemijskoj industriji. Gusto složeni i dobro uzglobljeni kristaliti umerene veličine, pored ostalog predstavljaju obeležje dobrog granita; sa druge strane, granit sa mnogo ljuskastog liskuna i delimično raspadnutog feldspata nije pogodan za važnije građevinske objekte. Peščari od kvarcnih zrna podjednake veličine, sa šupljinama koje neznatnim delom sadrže vezivo, dopuštaju pristup vodi više nego kamen koji ima zbijenu strukturu (odnosno, struktura sa malo ili nimalo šupljina) ili kamen čija je struktura zbijena uz pomoć veziva. Sastav veziva u peščarima je od bitne važnosti po otpornost prema hemijskim uticajima koje treba očekivati u prostoru gde će kamen biti ugrađen.
ČVRSTOĆA KAMENA
U građevinskoj terminologiji i ispitivanju postoji više vrsta čvrstoća: čvrstoća na pritisak, čvrstoća na zatezanje, čvrstoća na smicanje, čvrstoća na savijanje, itd. U svrhu ispitivanja čvrstoće kamena vrši se opterećenje pritiskom (za građevinski kamen), retko opterećenje zatezanjem (tj. čvrstoća na zatezanje), opterećenje savijanjem, opterećenje udarom (za kamen kaldrme), i na kraju ispituje se habanje (ponovno za kamen kaldrme, ploče za pešačke staze, stepenište).
1. Pritisna čvrstoća – Za pritisne čvrstoće kamena – utvrđenih na kockama dužina ivica najmanje 4 cm – u Istraživačkom institutu za građevinarstvo pri Tehniškoj velikoj školi u Štutgardu, dobijene su sledeće vrednosti za uzorke od građevinskog kamena:
U tablici ispod su izložene orijentacione vrednosti za izbor i ocenu svojstava prirodnog kamena. Standardi zahtevaju, za razne zadatke građevinarstva, minimalne vrednosti s obzirom na orijentacione vrednosti; npr. ranije za kamen kolovoza državnih puteva pritisna čvrstoća je morala da se nalazi bar u gornjoj polovini orijentacionih vrednosti i morala je iznositi najmanje 2000 kg/cm2. Za zgradarstvo, po pravilu, nije potrebno neko ograničenje čvrstoće kamena. Pritisna čvrstoća kamena znatno opada prilikom odležavanja kamena u vodi.
2. Savojna čvrstoća – Ispituje se na kamenim prizmama rezanih testerom (ispitivanje na istom Institutu kao i za pritisnu čvrstoću); utvrđeno je da savojna čvrstoća iznosi:
Preporučuje se da se za beton koji mora postići veliku savojnu čvrstoću upotrebljava samo kamen koji daje savojnu čvrstoću najmanje 100 kg/cm2. Za ostalo pogledati tablicu orijentacione vrednosti za izbor i ocenu prirodnog kamena (gore).
3. Udarna čvrstoća – Ispitivanje se vrši na kockama dužine ivica 4 cm. Meri se rad koji je potrebno utrošiti da se jedna kamena kocka razori pod određenim uslovima. U Štutgardu, između ostalog, ustanovljenje su sledeće vrednosti:
4. Otpor prema habanju – Ispituje se brušenjem; u Štutgardu su ustanovljene sledeće vrednosti:
Ovde bi trebalo istaći da pritisna čvrstoća i otpor prema habanju ne stoje u nekom pravilnom odnosu; ne može se bez daljeg očekivati da neki kamen dobre pritisne čvrstoće pokazuje i dobar otpor prema habanju. Od kamena za betonske puteve traži se, prema uputstvu za izgradnju betonskih kolovoznih zastora, da habanje iznosi najviše 0,2 cm (10 cm3) na 50 cm2. Osim toga, potrebno je da se kamen kolovoza, kao i za kamen betonskih puteva, utvrdi i habanje mokrog kamena kvašenog vodom jer se pri tome javljaju veće razlike u habanju. Iskustvo je pokazalo da se na taj način za praktične prilike postiže bolja ocena no uobičajenim ispitivanjima suvog kamena.
OTPORNOST KAMENA PREMA VREMENSKIM UTICAJIMA
Za kamen koji će biti izložen vremenskim uticajima treba ispitati njegovu otpornost na mraz (smrzavanje), tj. da li ostaje bez vidnih oštećenja pošto je u vodom zasićenom stanju 25 puta smrzavan i ponovo kravljen. Ako se ugrađuje kamen koji sadrži prirodnu vlagu onda treba biti oprezan; u tom slučaju, potrebno je odraditi ispitivanje kamena sa prirodnom vlažnosti, a ne u vodom zasićenom stanju. Pored toga, od kamena za spoljne zidove, spomenike itd. zahteva se da kamen pokazuje dovoljnu otpornost prema vremenskim uticajim, tj. da može dugo izdržati pod dopunskim naprezanjima koja potiču usled osunčavanja, promena izazvanih vlaženjem i sušenjem, usled taloženja vazduha, atmosferilija iz vazduha, it. Pri izboru kamena trebalo bi pribaviti i savet iskusnih stručnjaka.
Pri davanju oblika građevinskom kamenu neophodno je obratiti pažnju da se kišnici, pa i vodi od zaprskivanja, omogući što brže oticanje kako bi imala što manje mogućnosti da prodre u kamen i zidne spojnice. Kamen sa ispustima, kao i grubo obrađen kamen, stvaraju mogućnost za zadržavanje čađi, snega, vode i sl. čime se pojačavaju štetni uticaji i to mnogo više nego u slučaju glatkih površina. Polirane površine najmanje su izložene zadržavanju prašine i čađi, kao i naseljavanju biljnih organizama. Stoga način obrade utiče na izdržljivost kamena koji je izložen vremenskim uticajima.
Slojevit kamen mora se obrađivati prema slojevima, tj. slojevi se moraju slagati horizontalno, inače će voda, a sa njom i agresivne materije, prodirati u slabe slojeve i slojeve cepljivosti; pri tome se štete mogu očekivati pre no u slučaju kad bi se sa kamenom stručno postupilo.
Podzemne vode mogu da se penju usled kapilarnih sila i difuzije. Pri tome izvesne soli mogu napadati kamen i malter. U zoni isparavanja vode koja se penje, soli kristališu i stvaraju unutrašnje pritiske koji dovode do razaranja. I ovde se radi o sprečavanju protiranja vode u kamen, što se u ovakvom slučaju postiže izradom izolacije prema tlu.
U pogledu postojanosti zidova, mnogo se raspravlja o izboru maltera za izradu zidova od prirodnog kamena. Ako zid neće biti izlagan vremenskim uticajima i ostaje suv, onda se izbor maltera može vršiti isključivo prema njegovoj obradljivosti, čvrstoći i izgledu. Što se tiče spoljnih zidova, uzima se u obzir da kišnica koja ulazi u zid prima u sebe sastojke maltera, a prilikom sušenja zida iste iznosi na površinu i tamo ih taloži. Na primer, ako je neki porozan zid od peščara podeljen nepropusnim spojnicama, voda nagomilava soli iznad spojnica što dovodi do povećanog naprezanja u kamenu.
Kamen, kao i svi ostali materijali, usled promene tempertature trpi veće ili manje zapreminske promene koje su, npr. kod krečnjaka, mnogo manje nego kod kvarcitnog kamena. Pri običnim uslovima, ove zapreminske promene su od podređenog značaja ako se pri upotrebi kamena one budu uzimale u obzir. Problemi mogu nastati na vencima ispod krovova, na obložnim pločama zidanih mostova itd. Za građevinske elemente koji se izlažu izuzetno visokim temperaturama, preporučljivo je da se bira kamen koji pri temperaturi 500-1000oC pokazuje mala i postupna širenja, kao npr. komadasta šljaka ili sinterovana glina.
PREVENCIJA NASTANKA OŠTEĆENJA NA KAMENU
Danas postoje razni zaštitni materijali (lakovi, premazi) koji čuvaju kamen, kako polirani tako i grubo obrađeni, od vremenskih i drugih uticaja. Premazi su na bazi silikona, voska ili drugih vrsta materijala koji stvaraju barijeru između kamena i okoline. Redovno čišćenje kamena sprečava nakupljanje prašine i prljavštine tokom vremena, što takođe može nepovoljno da utiče na sam kamen. Postavljanjem kamenih površina u natkriven prostor smanjuje mogućnost dopiranja vode do njega. U suštini, najvažnije je posaveti se sa stručnim licima i pravilno izabrati kamen kako bi se što efikasnije sprečila bilo kakva oštećenja.
