Kamień - (bryła twardej skały) jeden z najstarszych i najtrwalszych materiałów budowlanych. Na naszej planecie istnieje około 8 tysięcy różnych rodzajów kamieni.

Używany jako materiał budowlany nieobrobiony (głazy), obrobiony (cięty, szlifowany, rozdrobniony), przetworzony (stopiony, zmielony).

W budownictwie kamień używany jest z dawien dawna, natomiast przy zwiększającym się tempie budownictwa i budowie jak najtańszych budynków, jego zastosowanie znacznie się zmniejszyło. Kamień już dłuższy czas jest używany jako materiał uzupełniający, w połączeniu z innego rodzaju materiałami i używany jest zazwyczaj kamień budowlany. Naturalny kamień używany jest rzadziej, ze względu na wysoką jego cenę. Używa się go w budownictwie domów prywatnych albo luksusowych, jako elementy wykończeniowe (dekoracyjne).

Obecnie w budownictwie używa się tanie materiały budowlane, które są też krótkotrwałe. Korzystanie z takich materiałów sprawia też, że koszty budowy są niższe. Natomiast z biegiem czasu, ze względu na gorszą jakość materiałów budowlanych, budynki mogą zacząć się „sypać". Zatem dla prac restauracyjnych i naprawczych trzeba będzie przeznaczyć więcej pieniędzy i czasu. Dobrym rozwiązaniem, ze względu na trwałość i inne dobre właściwości, jest używanie w budownictwie naturalnego kamienia.

Naturalny kamień jest materiałem uniwersalnym. Unikatowe wzornictwo, różnorodność faktur, ekologiczne bezpieczeństwo to właściwości, które pozwalają naturalnemu kamieniowi zająć zaszczytne miejsce na rynku materiałów budowlanych. Różnorodność naturalnego kamienia pozwala na używanie go w różnych dziedzinach życia: w architekturze krajobrazu, wnętrzach, projektach architektonicznych itd. Najbardziej popularne rodzaje naturalnego kamienia, poza granitem i marmurem, to kamienie jezior, rzek, piaskowiec, wapień, dolomit, trawertyn, bazalt, tuf, łupek.

Nomenklatura

Zakres materiałów z naturalnego kamienia obejmuje płyty, bloki kamienie, wyroby budowlane i architektoniczne (profilowe i panelowe), zaliczając też różne wyroby o specjalnym zastosowaniu, na przykład:
• Hydrotechniczne (do rzek i mórz);
• Dla mostów i budownictwa podziemnego (nadwodne i podwodne części mostów, tuneli);
• Do budowy dróg.

Panele (szerokość do 1200 mm, grubość 5-40mm) wykorzystywane w zewnętrznym i wewnętrznym wykończeniu.

Bloki (powierzchnia nie mniejsza niż 0,1 m3) świetnie nadają się do fundamentów i ścian. Technologicznie możliwe jest kilka rodzajów bloczków- cięte, kruszone i ciosane.

Kamienie (390x190x188, 490x240x188, 390x190x288 mm itd.) - funkcjonalne przeznaczenie, takie same jak i bloczków.

Małe głazy są używane do kamiennych murów, bruku, z nich buduje się fundamenty, ściany nieogrzewanych budynków, wykłada się nimi ulice, układ nabrzeża.

Drobniejsze kamienie uzyskuje się poprzez kruszenie przy pomocy materiałów wybuchowych, łamanie twardych albo średnio twardych skał (granit, dolomit, wapień, piaskowiec). Z rozkruszonych kamieni o wadze od 20 do 40 kg muruje się fundamenty i nośne ściany.

Rozdrobnione mniejsze kamienie (5-150mm), często też resztki rozdrobnionego kamienia (tłuczeń) są sortowane pod względem wielkości i stosowane (tak samo jak i żwir) w nawierzchniach betonowych, asfaltowo-betonowych i podłożach dróg. Z lekkich skał (tufu) wycina się bloki do murowania ścian.
Do ścian, kolumn, wykończenia schodów, podłogi używa się ciętych, o regularnym kształcie, często też specjalnie obrobionych (chropowatych, oszlifowanych, polerowanych) kamieni - płyt wykończeniowych. Wycina się je z twardych albo średnio twardych skał.

Właściwości

Kiedy mówimy o właściwościach naturalnych kamieni, pierwsze, co przychodzi do głowy, to ich trwałość. Warto też zauważyć, że kamień naturalny to pojęcie bardzo szerokie i różniące się swoją strukturą, często utworzoną z różnych minerałów. W procesie tworzenia się kamieni i po nim doświadczane są one mocnym ciśnieniem podczas osuwania się różnych warstw ziemi. Poza tymi czynnikami, wpływ na właściwości kamieni mają metody ich wydobywania i obróbki.

Właściwości naturalnych kamieni można podzielić na eksploatacyjno - techniczne i estetyczne.
Właściwości eksploatacyjno-techniczne, tak samo jak i estetyczne, określane są według struktury skał. Oceniając je należy uwzględnić bezpośredni związek między składem a minerałami, z których składa się skała, różnią się one różnymi właściwościami i mają różne charakterystyki.

Biorąc pod uwagę właściwości minerałów, ich usytuowanie, ilość materiałów wiążących i ich typ, rozróżnia się następujące struktury skał: krystaliczne, szkliste, pegmatytowe, porfirowe.

Przy ustalaniu właściwości skał struktury krystalicznej ocenia się wielkość ziarna, które są klasyfikowane pod względem wielkości. Rozróżnia się strukturę gruboziarnistą (>40 mm), o średniej grubości (2-10 mm) i drobnoziarnistą (<2mm). Naturalne kamienie o średniej twardości, na przykład ziarnista struktura marmuru, gdzie ziarna są większe niż 1 mm, zaliczana jest do struktur gruboziarnistych, od 0,25 do 1 mm - o średniej grubości i mniejsze niż 0,25 mm - drobnoziarniste.

Dla fizyczno-mechanicznych badań i oceniania struktur wydobywane są specjalne próbki z naturalnego masywu kamienia na etapie badań geologicznych. Oceniając strukturę kamieni naturalnych, wybiera się duże kawałki, poza tym z typowym dla danego rodzaju pęknięciem. Badając próbkę, uwzględnia się następujące parametry:

• Wielkość;
• Kształt;
• Pęknięcie;
• Pęknięcie struktur powierzchniowych;
• Zdolność pęknięcia w określonych miejscach w przypadku uderzenia;
• Pęknięcia, wydzieliny;
• Dźwięk przy uderzeniu młotkiem.

Produkcja i metody racjonalnego wykorzystywania naturalnych kamieni ustalane są według twardości materiału.

W celu ustalenia twardości naturalnych kamieni używa się skali Mohsa, przy jej pomocy porównuje się ich twardość ze specjalnie wybranymi minerałami, ułożonymi w odpowiednim ciągu - od najbardziej miękkiego do najtwardszego (talk, gips, kalcyt, fluoryt, apatyt, ortoklaz, kwarc, topaz, korund, diament). W skali Mohsa minerał mający wyższą wartość zostawi ślad na powierzchni minerału z niższą wartością. Skalę tę stworzył w 1812 roku niemiecki mineralog Friedrich Mohs. Skala Mohsa nie jest proporcjonalna i obecnie jest wykorzystywana wyłącznie do szybkiego rozpoznania minerału.

Twardość	Minerał	Twardość absolutna
1	Talk (Mg3Si4O10(OH)2)	1
2	Gips (CaSO4·2H2O)	3
3	Kalcyt (CaCO3)	9
4	Fluoryt(CaF2)	21
5	Apatyt (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-))	48
6	Ortoklaz (KAlSi3O8)	72
7	Kwarc (SiO2)	100
8	Topaz (Al2SiO4(OH-,F-)2)	200
9	Korund (Al2O3)	400
10	Diament (C)	1500

Dokładniejsze dane można uzyskać przy pomocy specjalnego urządzenia (ПМТ -3) określającego twardość skały, którego zasada działania opiera się na ciśnieniu piramidy rombowej na badany materiał.
Pod względem twardości naturalne kamienie dzielą się na trzy grupy. Według skali Mohsa twarde kamienie oceniane są w skali 6-7, średniej twardości - 3-5, a miękkie 1-2. Twarde kamienie, w porównaniu do dwóch pozostałych grup, określane są strukturą bardziej monolityczną.

Twardymi kamieniami uważa się te skały, w których skład wchodzą twarde minerały, których twardość według skali Mohsa wynosi 6-7. Do tej grupy należą: kwarcyt, granit, sjenit, gabra labradoryt i inne. One zazwyczaj są wykorzystywane w konstrukcjach budynków i ich wykończeniach.

Do średnio twardych kamieni zalicza nieduża grupa skal: marmur, wapień, wapień piaskowy, tuf wulkaniczny, dolomit, łupek i inne. Tego rodzaju kamienie można obrobić przy pomocy narzędzi do twardych metali, gdyż ich twardość według skali Mohsa jest nie większa niż 5. Są one powszechnie stosowane, szczególnie marmur, ponieważ łatwo można go pociąć, oszlifować i wypolerować, jest też dekoracyjny i ma ładne kolorowe wzorzyste „wstawki". Natomiast w średnio twardych skałach zdarzają się wtrącenia minerałów nietypowych dla tej grupy, które utrudniają późniejsze obrabianie takich kamieni.

Średnia gęstość, w zależności od rodzaju kamieni, zazwyczaj wynosi od 800 do 3100 kg/m3.
Zamrażalność i rozmrażalność, obciążenia mechaniczne i wodne różnią się w zależności od porowatości, która może być bardzo różna.

Trwałość. Używając kamień do zewnętrznego wykańczania należy uwzględnić jego odporność na zmianę temperatur, używając do podłóg albo schodów - uwzględnić odporność na nacisk, ścieralność, zużycie, uderzenia itd. Trwałość zależy też od sposobu obróbki powierzchni kamienia. Najbardziej ten wskaźnik zwiększa polerowanie.

Na ścieralność należy zwracać szczególna uwagę wybierając kamień na układanie podłóg, schodów, placów, ulic itd.

Wybierając kamienne materiały do niektórych zastosowań i produkcji materiałów, należy uwzględnić warunki eksploatacyjne tych produktów oraz trwałość budynków i konstrukcji. Dla budynków tymczasowych bezcelowym jest stosowanie materiałów drogich i o wysokiej jakości, a dla budynków, które będą eksploatowane długie dziesięciolecia nie można używać nietrwałych materiałów z kamienia. Gdy otoczenie jest agresywne albo też panują niesprzyjające warunki atmosferyczne, nawet dla kamiennych konstrukcji należy zaprojektować specjalne konstrukcje ochronne, czy innego rodzaju ochronę przed rozpadem.

Na jakość kamienia znaczący wpływ ma sposób jego wydobycia. Są trzy sposoby wydobywania kamienia:

• Przy pomocy środków wybuchowych. Ten sposób jest stosunkowo tani, natomiast negatywnie wpływa na jakość kamienia, mogą pojawić się mikropęknięcia. Przy tej metodzie sporo kamieni się niszczy.
• Rozszczepianie kamieni poduszką powietrzną.
• Wycinanie ze skał. Do tej pory jest to najbardziej popularny, ale zarazem i najdroższy sposób wydobywania kamieni. Zaletą w tej metodzie jest to, że przy tym sposobie praktycznie nie ma odpadów.

Rodzaje naturalnego kamienia

Marmur. Skała metamorficzna powstała z przeobrażenia wapieni, rzadziej dolomitów. Składa się głównie z krystalicznego kalcytu lub dolomitu. Jego kolor bywa różny: biały, błękitny, szary, zielonkawy albo zielony, różowy i czerwony, może być pstry. Tworzy się poprzez metamorfizm skał węglanowych (wapienie albo dolomity). Tekstura masywna, jednakowa, pasmowa, plamista. Podatny na kwas solny. Wykorzystywany w wykończeniach, do rzeźb, charakteryzuje się właściwościami dielektrycznymi, dlatego też jest wykorzystywany w elektrotechnice.

Marmur. Zdj. Vidas Mikulenas

Ciemno szary Marmur z pasmami kalcytu. Zdj. Vidas Mikulėnas

Kalcyt (CaCO3) jest podstawą wapienia, kredy i marmuru. Kolor kalcytu bywa różny, ale zazwyczaj jest jasny: biały, żółty, zielony, czerwony (w zależności od domieszek). Skład - kwarc z domieszkami miki albo chlorytu. Tworzy się poprzez metamorfizm osadowych skał krzemionkowych (kwarcowych piaskowców albo opok, jaspisów). Skała twarda, mocna o szklistym połysku. Struktura zazwyczaj drobnoziarnista. Tekstura - równomierna. Kalcyt jest wykorzystywany w pracach wykończeniowych, budowie, przemyśle chemicznym, oraz jako materiał ścierny.

W przemyśle budowlanych kamieni marmurem nazywa się też wiele innych skał, wszystkie one są wykorzystywane i lubiane ze względu na atrakcyjną strukturę i kolorystyczną różnorodność, również z tego powodu, że są łatwe w obróbce i szlifowaniu.

Granit - Krystaliczna trwała skała, odporna na erozję. Zbudowana z kwarcu, skalenia potasowego i plagioklazu oraz biotytu. Zawartość kwarcu w granicie bywa około 70 proc.. Kolor granitu bywa od białego po czerwony, jasno zielony albo błękitny, a czasami nawet czarny - wpływa na to kolor i struktura minerałów, z których się składa. Kolor też zależy od ortoklazów, bywa więc białawy, jasno szary, żółtawy, różowy, czerwony. Większość kryształów jest o średnicy kilku milimetrów, ale niektórych minerałów np. skalenia, kryształy tworzą się większe, nawet do średnicy kilkucentymetrowej. Skład: ortoklazy, mikrokliny, plagioklazy, kwarc, mika. Czasami granit zawiera też inne minerały: magnetyt, granat, cyrkon, apatyt. Twardość granitu według skali Mohsa zależy od zawartości kwarcu i skalenia. Może ona wynosić od 5,5 do 7.

Granit. Zdj. Vidas Mikulėnas

Szary granit. Zdj. Vidas Mikulėnas

Struktura granitu - od drobnoziarnistej do gruboziarnistej. Tekstura bezkierunkowa, niekiedy ukierunkowana. Jeżeli zawiera więcej kwarcu - granit jest bardziej kruchy. Gruboziarnista odmiana granitu nazywa się rapakiwi (fin. Rapakiwi - zgniły kamień). Struktura porfirowa. Nieodporny na rozsypywanie się (z czasem). Wykorzystywany w pracach wykończeniowych oraz jako materiał budowlany.

Porównanie granitu z marmurem

Właściwości	Granit	Marmur
Twardość według skali Mohsa	5,5 do 7	2,5-4
Twardość zależy od	Stosunku zawartego skalenia i kwarcu	Kwarcu, piroksenu, granatu, plagioklazów i innych.
Struktura	Naturalna skała powstała z ortoklazu albo plagioklazu, kwarcu, biotytu, muskowitu (czasami z magnetytu, granatu, cyrkonu, apatytu).	Jest to metamorficzna skała krystaliczna, która utworzona jest ze skał węglowych 99% kalcytu lub dolomitu)
Odporność	Odporny na ścieranie, ściskanie, działania atmosferyczne, zadrapania i gorąco, bakterie, nasiąkliwość.	Nieodporny na działania mechaniczne, działania atmosferyczne, intensywną eksploatację. Jest kruchy.
Odporność na gorąco	Poniżej 800 stopni	Poniżej 600 stopni
Absorpcja promieniowania	Absorbuje promieniowanie	Prawie nie absorbuje promieniowania.
Wykończenie	Nadaje się do zewnętrznej dekoracji	Przy dekoracjach i wykończeniach zewnętrznych nie jest tak trwały jak granit (traci swój wygląd estetyczny)
	Najczęściej stosowany w wykończeniowych pracach wewnątrz budynku	Najczęściej stosowany w wykończeniowych pracach wewnątrz budynku
	Ze względu na trwałość nadaje się na wykańczanie podłóg.	Nie jest tak dobry do wykańczania podłóg jak granit, gdyż na powierzchni zostają wszelkie zarysowania, plamy.
Kolor	Bywa szary, czarny, ciemno czerwony, bardzo rzadko – zielony albo błękitno szary.	Szeroka paleta kolorów
Tekstura	Ziarnista	Szeroka paleta tekstur

Piaskowiec - skała osadowa, składająca się z minerałów wielkości piasku albo innych cząsteczek skał związanych ze sobą różnym cementem. Najczęściej piaskowiec składa się z minerałów kwarcu i skalenia, które są najczęściej spotykane na Ziemi. Jeżeli ilość kwarcu przekracza 90 % piaskowiec nazywany jest kwarcowym. Pod względem składu mineralnego, właściwości fizycznych i mechanicznych piaskowiec wcale nie jest gorszy od granitu, kwarcu i innych. W skład piaskowca wchodzi też kwarcyt, jest on średniej twardości, jego wytrzymałość na ściskanie wynosi 300-1000 kg/cm2, charakteryzuje się też niedużą pod względem masy absorpcją wody (0,5-3,0%), małą porowatością. Poza wykorzystywaniem go w wykończeniu fasad, często jest też stosowany przy budowie fundamentów, w konstrukcjach schodów, w płytkach podłogowych itd. Paleta koloru piaskowca zależy od składu mineralnego i jest bardzo różna. Najczęściej spotykany kolor to brązowy, różowy, żółty, szary, biały. Kolor różny i ze względu na minerały, z jakich piaskowiec się składa i kolor cementu. Skład i nazwa zależą od dominujących w składzie piaskowca minerałów - piaskowiec kwarcowy, piaskowiec mikowy, piaskowiec glaukonitowy itd. Struktura- drobnoziarnista. Tekstura - zbita bezładna lub uporządkowana. Używany jako materiał budowlany, materiał ścierny, piaskowiec kwarcowy używany w przemyśle szklarskim.

Wapień muszlowy - wapien z scementowanych muszelek. Jest to porowaty, naturalny kamień utworzony prawie z całych albo popękanych morskich organizmów, jakimi są muszelki. Najczęściej wapień muszlowy powstaje w płytkich morzach i obszarach oceanów.

Wapień (kamień wapienny) - jest to skała osadowa zbudowana głównie z węglanu wapnia, przede wszystkim w postaci kalcytu. Skład: kalcyt (około 95%) z dodatkiem dolomitu, aleurytu, mułu, gliny, piasku i innych dodatków organicznych. Struktura wapienia chemogenicznego jest różnoziarnista. Tekstura - zwarta, bezkierunkowa.

Kalcyt CaCO3 - twardość-3, kruchy, gęstość - 2,6-2,8, kolor- mleczno biały z szarym, żółtym, różowym, błękitnym odcieniem albo bezbarwny, cecha - biały, połysk - szklisty. Często napotykany w kształcie kryształów pryzmatycznych, osadów koloidalnych (stalaktyty, stalagmity).

Marmoryzowany wapień. Zdj. Vidas Mikulėnas

Poza tym minerałem w wapieniu jest też aragonit, dolomit i inne minerały. Czysty wapień jest koloru białego albo prawie białego. Ze względu na różne domieszki, glinę, piasek, hematyty czy inne kolor wapienia może się zmieniać. Struktura ze względu na warunki kształtowania się wapieni jest różnorodna. Może ona być klastyczna, krystaliczna, granulowana, jednolita. Wszelkie szczeliny i pustki w wapieniu mogą być wypełnione przez kryształy kalcytu, kwarcu, dolomitu, barytu, pirytu. W wapieniu czasami też bywają bryłki krzemienia.
Wapień jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych materiałów w tradycyjnej architekturze, szeroko stosowany od XI wieku w budowie pomników, kościołów, domów w centrach miast, której znaczna ilość jest dobrze zachowana do dziś. Gdy wapień występuje blisko powierzchni ziemi i deszczowa woda przecieka przez niego, w miejscach tych wapień jest wypłukiwany. Odbywa się proces krasowy i w taki sposób kształtują się krasowe pustki - jaskinie.

Kolor zazwyczaj jest jasny, choć w zależności od dodatków może być: biały, szary, żółty, różowy, czarny, czasem pstry. Najczęściej wapienie tworzą się w basenach wodnych ze względu na procesy chemiczne (chemogeniczne) albo ze względu na resztki roślin i zwierząt, które osiadły na dnie (chemo-biogeniczne). W tych ostatnich często spotyka się skamieniałe resztki roślin albo zwierząt. Pod względem resztek organicznych wapienie rozróżniane są na muszlowe, koralowe, oolitowe i inne. W wapieniach, jak już było wspomniane, można znaleźć odciśnięte kształty roślin.

Zastosowanie: jako kamień wykończeniowy i budowlany, surowiec na cement, do budowlanego wapna, w hutnictwie, przemyśle szklarskim i papierniczym, do wapnowania gleb.

Tuf wapienny - kolor: związki żelaza nadają mu żółtawy albo różowy odcień. Skład - kalcyt. Tworzy się podczas osiadania kalcytu w jeziorach albo w pobliżu źródeł. Pod względem warunków tworzenia się rozróżniane są dwie odmiany tufu wapiennego: wapien jeziorny - jeziorna kreda i wapień źródłowy - tuf wapienny. Odmiana wapienia źródłowego tworząca się w regionach aktywnych wulkanów i gorących źródeł nazywana jest trawertynem. Skała niejednorodna, bardzo porowata.

Dolomit. Jest to naturalny kamień posiadający wiele zalet w porównaniu z innymi materiałami budowlanymi, jest też jednym z najbardziej popularnych i zapewnia konstrukcjom trwałość. Dolomit - minerał z gromady węglanów, a dokładniej węglan wapnia i magnezu CaMg (CO3)2. Twardość według skali Mohsa 3,5-4,0, gęstość 2900-3200 kg/m3. Kolor - jasno szary, czasami z żółtym albo różowym odcieniem (odcienie zależą od dodatków), charakterystyczny dla niego kolor biały, połysk - szklisty, niemetalowy. Dodatki mogą nadać różowego, błękitnego, zielonego, ciemno szarego, czarnego odcienia.

Dolomit. Zdj. Vidas Mikulėnas

Dolomity powstają kosztem wapieni w czasie procesu dolomityzacji. Tworzą drobnoziarniste skały, często są one warstwowe, mogą zawierać sporo porów, wnęk, szczelin. Tekstura: warstwowa, plamista, zbita. Proszek dolomitu reaguje z roztworem kwasu solnego. Używany, jako kamień dekoracyjny, materiał budowlany np. w produkcji wapna.

Trawertyn. Trawertyn to skała osadowa. Mocniejsza od marmuru, a pod względem odporności na mróz wyprzedza dolomit i wapienie.

Trawertyn jest jednym z kilku naturalnych kamieni, używanych w wykładaniu ścieżek i posesji. Czasami ta skała jest określana, jako trawertyn wapienia albo marmur trawertynowy, natomiast jest to ten sam kamień, dlatego też nie jest to ani wapień, ani marmur. Cechą charakterystyczną dla tego kamienia są znajdujące się na powierzchni dziurki i wgłębienia. Chociaż te wgłębiania powstają naturalnie, może się wydawać, że powstały z powodu mocnego użytkowania. Niektórzy rzemieślnicy, w celu wypełnienia tych wgłębień i otworów, używają wypełniaczy, a inni zostawiają je otwarte.
Wypełnioną powierzchnię trawertynu wyrównuje się przy pomocy żywicy epoksydowej, zapewniając mu wyrafinowany wygląd. Natomiast niewypełnione, porowate powierzchnie tworzą przytulny i ciepły klimat.

Bazalt. Najbardziej na Ziemi rozpowszechniona skała magmowa.
Twardość w skali Mohsa wynosi 2,5-3,5. Tekstura zwarta, gęsta, porowata, kryształy nie są widoczne gołym okiem, kolor ciemny, czasami aż czarny.
Jest to skała bardzo mocna, odporna na proces kruszenia się. Bazalty tworzą formy charakterystyczne dla skał wylewnych, cechą charakterystyczną jest też dla nich oddzielność słupowa.
Używany, jako materiał budowlany w pracach wykończeniowych.

Tuf. Tuf, tuf wulkaniczny - skała osadowa, powstała z lekkich produktów erupcji wulkanicznych, potoków brudu i bazaltu scementowanym z piaskiem, popiołem, kamieniami czy też szkłem.
Zupełnie innego pochodzenia jest tuf wapienny. Jest to porowaty osad węglanu wapnia.
Paleta kolorów tufu jest bardzo różnorodna, od szarych kolorów po żółte i czerwone. Wykorzystywany w wykończeniach pomieszczeń, dekoracji budynków, w produkcji elementów ogrodowych, bloczków a także, jako materiał budowlany.

Tuf wulkaniczny można łatwo obrabiać siekierką czy też piłą. Charakteryzuje się świetnymi właściwościami dekoracyjnymi, niską wagą i trwałością.

Łupek- grupa skał wykazująca dobrą łupkowatość. Rozróżniane są dwie duże grupy łupków - osadowe i krystaliczne czy też metamorficzne.

Do łupków osadowych zaliczane są drobnoziarniste, o bardzo cienkich warstwach skały osadowe (najczęściej gliniaste), prawie niezmienione albo zmienione delikatnie w procesie diagenezy oraz słabego metamorfizmu. Łupek krystaliczny powstaje z mocno metamorfizowanych skał krystalicznych albo skał magmowych. Tworzą je prawie równolegle rozmieszczone w płaszczyznach kryształy miki, amfiboli i skalenia. Łupek jest dobrym materiałem wykończeniowym, materiałem do produkcji kostki brukowej i kompozycji i rzeźb ogrodowych.

Gneiss pod względem składu chemicznego jest bardzo bliski granitowi i łupkom gliniastym. Wyróżnia się on bardzo swoją teksturą. Bardzo dobrze widoczne są w nim wszystkie warstwy. Gneiss składa się z kwarcu, plagioklazów i skalenia potasowego (mikroklinowego i ortoklazowego).

Gneiss granitowy. Zd. Vidas Mikulėnas

Gabro- zasadowa skała głębinowa, średnio lub gruboziarnista. (zawartość SiO2 - 45-52%). Zawiera najczęściej wrośnięte w siebie plagioklazy i pirokseny. Plagioklazy są jasnymi minerałami, natomiast pirokseny - ciemno zielone. Gabro też jest używany w budownictwie oraz naprawach drogowych.

Labrador, minerał z gromady krzemianów zaliczany do grupy plagioklazów. Tworzy kryształy słupkowe, tabliczkowe, występuje w postaci średnio lub gruboziarnistych skupień. Zazwyczaj występuje razem z piroksenami i amfibolami.

Labrador. Zdj. Vidas Mikulėnas

Labrador odbijając światło może zmieniać kolor. Są znane następujące odmiany labradora: kamień księżycowy, kamień słoneczny, spektrolit. Występuje w Finlandii.'

Czaroit rzadki minerał z gromady krzemianów zaliczany do grupy piroksenów. ((Ca, K, Na) 3Si4O10(OH, F)•nH2O). Nazwa pochodzi od rzeki Czara na Syberii, która jest jedynym miejscem, gdzie występuje. Czaroit ma barwę fioletowo-liliową w różnych odcieniach, twardość według skali Mohsa - 5,0-6,0, gęstość - 2,5-2,8.

Czaroit. Zdj. Vidas Mikulėnas

Malachit, minerał z gromady węglanów, skład chemiczny - Cu2CO3(OH)2. Bardzo rzadko tworzy kryształy o pokroju słupkowym, igiełkowym lub włosowym; często występują zbliźniaczenia. Występuje w skupieniach zbitych, ziemistych, nerkowatych, groniastych tworzy naskorupienia i naloty, impregnacje i pseudomorfozy po azurycie, kuprycie, kalcycie, cerusycie. Twardość według skali Mohsa od 3,5 do 4. Kolor - od jasno do ciemno zielonego z dodatkiem czarnego.

Malachit. Zdj. Vidas Mikulėnas

Fluoryt, minerał z gromady halogenków, fluorek wapnia CaF2. Twardość według skali Mohsa - 4. Tworzy sześcienne lub ośmiościenne kryształy, osiągające niekiedy duże rozmiary. Często występuje w postaci bliźniaków krzyżowych. Fluoryt charakteryzuje się właściwościami fluorescencyjnymi, niektóre fluoryty mają te właściwości termo fluorescencyjne. Zabarwiony jest na najróżniejsze kolory: przejrzysty, biały, żółty, czerwony, niebieski, zielony. Znany z czasów antycznych. Stosowany w produkcji stali, aluminium, kwasu fluorowodorowego i innych.

Absorpcja wody

Absorpcja wody twardych naturalnych kamieni mieści się zazwyczaj w przedziale 0,01-5%:

• granit, dioryt i sjenit- 0,1-1;
• gabro- 0,1-0,2;
• labrador - 0,2-1;
• diabaz - 0,01-0,2;
• porfir kwarcowy - 0,1-5;
• bazalt - 1-5.

Absorpcja wody średnio twardych kamieni naturalnych - 0,1-40 %:

• marmur - 0,1-0,7;
• wapień - 0,5-40;
• piaskowiec- 0,2-,5;
• tuf- 4-40 proc.

Współczynnik absorpcji wody średnio twardych kamieni zazwyczaj jest nie mniejszy niż 0,6.
Odporność naturalnych kamieni na mróz jest dosyć wysoka; Twarde odmiany (granit, dioryt, sjenit, gabro) wytrzymują 300, a czasami i więcej cykli badań laboratoryjnych, diabaz, bazalt - ponad 50. Kamienie o średniej twardości wytrzymują ponad 25 cykli, a miękkie - nie mniej niż 15.

Właściwości	Granit	Marmur
Twardość według skali Mohsa	5,5 do 7	2,5-4
Twardość zależy od	Stosunku zawartego skalenia i kwarcu	Kwarcu, piroksenu, granatu, plagioklazów i innych.
Struktura	Naturalna skała powstała z ortoklazu albo plagioklazu, kwarcu, biotytu, muskowitu (czasami z magnetytu, granatu, cyrkonu, apatytu).	Jest to metamorficzna skała krystaliczna, która utworzona jest ze skał węglowych 99% kalcytu lub dolomitu)
Odporność	Odporny na ścieranie, ściskanie, działania atmosferyczne, zadrapania i gorąco, bakterie, nasiąkliwość.	Nieodporny na działania mechaniczne, działania atmosferyczne, intensywną eksploatację. Jest kruchy.
Odporność na gorąco	Poniżej 800 stopni	Poniżej 600 stopni
Absorpcja promieniowania	Absorbuje promieniowanie	Prawie nie absorbuje promieniowania.
Wykończenie	Nadaje się do zewnętrznej dekoracji	Przy dekoracjach i wykończeniach zewnętrznych nie jest tak trwały jak granit (traci swój wygląd estetyczny)
	Najczęściej stosowany w wykończeniowych pracach wewnątrz budynku	Najczęściej stosowany w wykończeniowych pracach wewnątrz budynku
	Ze względu na trwałość nadaje się na wykańczanie podłóg.	Nie jest tak dobry do wykańczania podłóg jak granit, gdyż na powierzchni zostają wszelkie zarysowania, plamy.
Kolor	Bywa szary, czarny, ciemno czerwony, bardzo rzadko – zielony albo błękitno szary.	Szeroka paleta kolorów
Tekstura	Ziarnista	Szeroka paleta tekstur

Klasyfikacja naturalnych kamieni pod względem twardości

Twarde	Średnio twarde	Miękkie
Granit, gnejs, dioryt, sjenit, gabro, labradoryt, diabaz porfir kwarcowy, bazalt	Marmur (chromatyczny i achromatyczny) konglomerat, wapień, piaskowiec, tuf wulkaniczny, tuf wapienny, łupek palny	Gips, talk kamienny

Granica wytrzymałości naturalnych kamieni na ściskanie

Grupa kamieni naturalnych	Kamień	Granica wytrzymałości na ściskanie MPa
Twarde
	Granit	90-250
	Gnejs	100-300
	Dioryt	190-200
	Sjenit	190-200
	gabro	200-300
	Labradoryt	90-100
	Diabaz	200-400
	Porfir kwarcowy	112-340
	Bazalt	50-300
Średnio twarde
	Marmur	60-200
	Wapień	0,4-100
	Piaskowiec	30-100
	Tuf wulkaniczny	15-60
	Tuf wapienny	20-40
Miękkie
	Kamień gipsowy	15-30

Porowatość kamieni naturalnych

Grupa kamieni naturalnych	Kamień	Porowatość
Twarde
	Granit	0,45-1,5
	Dioryt	1,4-1,5
	Gabro	0,22
	Diabaz	0,1-0,2
	Porfir kwarcowy	1,47-3,68
	Bazalt	0,4-1,5
Średnio twarde
	Мarmur	0,59-1
	Kamień wapienny	0,36-27
	Piaskowiec	2,8-3
	Tuf	4,72-13,22

Średnia gęstość kamieni naturalnych, kg/m3

Twarde odmiany
Gabro	3000-3100
Diabaz	2900-3000
Bazalt	2900-3000
Labradoryt	2700-2800
Porfir kwarcowy	2600-2700
Granit	2600-2800
Dioryt i sjenit	2600-2700
Gnejs	2500-2600
Odmiany o średniej twardości
Marmur	2700-2800
Piaskowiec	2400-2500
Tuf wapienny	2100-2300
Łupek palny	2200-2400
Kamień wapienny	1100-2300
Tuf wulkaniczny	800-1100

Trwałość kamienia mierzona latami

Stopnie trwałości	Gatunek	Trwałość (w latach)
		Pierwsze oznaki	Ostateczne
Bardzo trwałe	Kwarcyty, drobnoziarnisty granit	500-650	-
Trwałe	Gruboziarnisty granit, sjenit, gabro, labradoryt	220-350	ponad 1500
Średnio trwałe	Biały marmur, gesty piaskowiec, wapień	100-150	1200
Niska trwałość	Kolorowy marmur, wapień, kamień gipsowy	25-75	100-600

Odporność kamienia na ścieranie

Gatunek	Natężenie ruchu	Ścieralność nie większa niż	Przykłady
Dowolny marmur	Poniżej 500 osób na godzinę.	2,2 g/cm2	Prywatne domy, biura, salony itd.
Gęsty marmur	500-1000 osób na godzinę	1,5 g/cm2	Budynki administracyjne, instytucje medyczne, sklepy itd.
Granit, labradoryt, diabaz	Ponad1000 osób. Na godzinę	0,5 g/ g/cm2	Metro, dworce, kompleksy sportowe, galerie itd.

Twardość według skali Mohsa	Minerał wzorcowy	Test	Inne minerały o podobnej twardości
1	Тalk	Można zarysować paznokciem	Grafit
2	Gips		Chloryt
3	Kalcyt	Można zarysować ostrzem noża	Biotyt, złoto, srebro,
4	Fluoryt		Dolomit, sfaleryt
5	Apatyt		Hematyt, lazuryt
6	Ortoklaz	Można zarysować pilnikiem	Opal, rutyl
7	Kwarc	Pooddaje się obróbce diamentem, rysuje szkło	Granat, turmalin
8	Topaz		Beryl
9	Korund
10	Diament	Tnie szkło

Sposoby obróbki kamienia

Łupanie. Kamień jest słabszy przy łupaniu niż ściskaniu. Wytrzymałość większości skał na ściskanie jest 10 razy większa niż na łupanie, dlatego w niektórych przypadkach bardziej racjonalnym postępowaniem jest łupanie niż cięcie. Podczas cięcia część kamienia (w miejscu cięcia) przekształca się w pył, wykorzystuje się w tym celu dużą część energii skrawania. Łupany kamień rozpada się ze względu na powstałe wysokie wewnętrzne naprężenia. Przy łupaniu małych odłamków bywa niedużo. Według teoretycznych obliczeń przy łupaniu zużywa się 10 razy mniej energii niż przy cięciu. Poza tym, do łupania można używać znacznie prostszych narzędzi. W przypadku dużej ilości pracy można użyć specjalnych maszyn do łupania kamieni.
Obecni w czasach coraz to bardziej doskonałej techniki, łupanie stosowane jest rzadziej, poza tym ten rodzaj obróbki wymaga więcej pracy ręcznej. Kamienie są łupane w przypadku, gdy nie ma potrzeby dokładnego obrabiania powierzchni kamieni.

Narzędzia do łupania kamieni ciągle są doskonalone. Są na rynku specjalne, mocne, o różnych modyfikacjach narzędzia ręczne jak i zmechanizowane dla pracy z twardymi stopami. Powszechne są stosowane wydajne młoty pneumatyczne i elektryczne oraz perforatory. Stosowana jest też termiczna obróbka kamieni gazowymi albo naftowo tlenowymi miotaczami ognia. Można nimi odciąć kawałek kamienia uzyskując dowolny kształt geometryczny jak i teksturę. W technologii łupania, tak jak i cięcia są trzy etapy obróbki kamieni:

• Uzyskiwanie półfabrykatu kształtem bliskim do zamierzonego produktu.
• Uzyskiwanie półfabrykatu o odpowiednim kształcie.
• Obrabianie powierzchni produktu do wymaganego stopnia dekoracyjności i faktury.

Cięcie. Maszyny o cięcia kamieni można podzielić na dwie podstawowe grupy:
• Przeznaczone do cięcia półfabrykatów z bloków przywiezionych z kopalni
• Przeznaczone do dokładnego wycinania i profilowania produktów (płyt, bloczków, gzymsów itd.)

Pod względem konstrukcji maszyny do cięcia kamieni są kilku rodzajów:
• Ramowe
• Tarczowe
• Linowe
• Łańcuchowe
• Taśmowe

Najbardziej popularne są traki ramowe i tarczowe. Traki linowe i łańcuchowe używane do cięcia bardzo dużych bloków kamiennych, by potem można było ciąć na drobniejsze kawałki przy pomocy traków ramowych i tarczowych.

Tartakiem tarczowym, taśmowym i linowym bryły kamienne tnie się na płyty, przycina się krawędzie, wyróżnia się fakturę dobrej strony. Formuje się też gładką, karbowaną czy też innego rodzaju faktury powierzchnię. Szczególnie dekoracyjnym jest gładki szlifowany (matowy) i polerowany (z połyskiem) kamień. Poza tym w taki sposób obrobiona powierzchnia jest bardziej odporna na mróz i korozję. Tymi sposobami obrabia się kamienie o pięknym wzorze i kolorze (marmur, granit).

By jednobarwne, szare, bez wzorów kamienie były bardziej dekoracyjne, są one mechanicznie ścierane urządzeniami ściernymi a czasami ręcznie (ciosane, tłuczone młotkiem, dłutem). Są też i niemechaniczne sposoby fakturowania kamieni: obróbka termiczna, ultradźwiękowa, prądem elektrycznym o wysokiej częstotliwości, laserami i innymi urządzeniami. Z topionego kamienia (najczęściej bazaltu, rzadziej diabazu i innych) są produkowane bardzo trwałe, odporne na korozję, kwasy, gorąco rury, płytki, rzeźby odlewane.
Twarde kamienie są obrabiane narzędziami o specjalnym przeznaczeniu. Do cięcia używane są tarcze diamentowe (tj. dyski stalowe, które na krawędziach ostrzy mają nałożone ziarna diamentu segmentowo albo ciągiem, przy pomocy np. polimerów). Do szlifowania również używa się różnych zestawów tarcz diamentowych, czasami korundowych o odpowiedniej chropowatości.

Twarde kamienie, które w swoim składzie zawierają dużo kwarcu, mogą być obrabiane płomieniem gazowym. Kwarc, w wysokiej temperaturze przechodząc z jednej modyfikacji w druga, nagle zwiększa swoja objętość. Wewnątrz tworzą się duże naprężenia, z powodu których jego powierzchnia pęka albo się kruszy. Wytrzymałość na ściskanie twardych kamieni wynosi ponad 120 MPa.

Skały o średniej twardości można ciąć specjalnym trakiem z tarczami o dużej średnicy w miejscu jego złoża, w taki sposób odcinając je od ogólnego masywu. W taki sposób uzyskuje się wyroby kamienne. Średnia wytrzymałość na ściskanie wynosi około 20-120MPa.

Dokładna obróbka kamienia

W nowoczesnym budownictwie do wykończenia używane są kamienie o różnych kształtach, najbardziej popularne są płyty wykończeniowe o podwójnym cięciu. Łatwo się je produkuje, mają wysoką wydajność i niskie koszty obróbki. Natomiast w architekturze wykorzystywane są też dekoracyjne kamienie o innych kształtach: do karniszy, kolumn, schodów i poręczy, listew wykończeniowych, itd. Dużo elementów kamiennych o oryginalnych kształtach potrzeba przy renowacjach i remontach budynków.
W celu dokładnej obróbki kamieni najczęściej stosowane są dwa sposoby:

• Precyzyjne wycinanie (łupanie) płyt z kamiennych brył
• Produkcja elementów architektonicznych (schodów, listew, karniszy, słupków, itd.) wycinanie albo łupanie ze specjalnie do tego przeznaczonych brył kamienia.

Dokładna obróbka kamienia dokonuje się w kilku etapach przy użyciu odpowiedniego sprzętu, traków albo specjalnych zmechanizowanych i ręcznych narzędzi. Po nadaniu produktowi odpowiedniego kształtu geometrycznego i wymiarów, obrabia się jego powierzchnię fasadową, która może być fakturowana, szlifowana i polerowana.
W przyrodzie nie ma nic identycznego, dlatego też tak marmur jak i granit w różnych krajach ma swoje własne cechy.