stavební a dekorační kámen STAVEBNÍ A DEKORAČNÍ KÁMEN Obecné pojmy Historie kamene jako stavebního materiálu Historie použití kamene na našem území Technologie těžby a opracování kamene Druhy výrobků z kamene Použitá a doporučená literatura Vybrané internetové odkazy Kliknutím na obrázek ho zobrazíte v úplné velikosti. Obecné pojmy Stavebním a dekoračním kamenem se rozumí horniny vhodných fyzikálních, mechanických, chemických a technologických vlastností, s přihlédnutím k vlastnostem estetickým, které byly cílevědomě člověkem vytěženy z přirozeného prostředí a v původní či opracované formě použity jako konstrukční prvek různých druhů staveb. Surovinou jsou tedy všechny druhy pevných hornin magmatického, http://geologie.vsb.cz/loziska/suroviny/stavebni_dekoracni.html[19. 11. 2017 23:51:47]
Transcript
stavební a dekorační kámen
STAVEBNÍ A DEKORAČNÍ KÁMEN
Obecné pojmy Historie kamene jako stavebního materiálu Historie použití kamene na našem území Technologie těžby a opracování kamene Druhy výrobků z kamene Použitá a doporučená literatura
Vybrané internetové odkazy
Kliknutím na obrázek ho zobrazíte v úplné velikosti.
Obecné pojmy
Stavebním a dekoračním kamenem se rozumí horniny vhodných fyzikálních, mechanických, chemických a technologických vlastností, s přihlédnutím k vlastnostem estetickým, které byly cílevědomě člověkem vytěženy z přirozeného prostředí a v původní či opracované formě použity jako konstrukční prvek různých druhů staveb.
Surovinou jsou tedy všechny druhy pevných hornin magmatického,
sedimentárního i metamorfního původu, které jsou blokově dobyvatelné a svými vlastnostmi vyhovují buď pro hrubou kamenickou výrobu (obrubníky, krajníky, dlažební kostky, stavební bloky apod.) nebo pro ušlechtilou výrobu (broušené a leštěné kamenické výrobky, kamenosochařské práce). Určující pro hrubou kamenickou výrobu jsou mineralogicko-petrografické složení a fyzikálně-mechanické vlastnosti horniny, její struktura a textura, blokovitost, druhotné přeměny a další. U suroviny pro ušlechtilou výrobu se hodnotí především blokovitost, vzhled, barevnost (kresba), leštitelnost a trvanlivost horniny. Znehodnocujícími parametry jsou navětrání a druhotné přeměny horniny, drcená (mylonitová) pásma, vložky jiných hornin apod.
Je potřeba zdůraznit, že u tohoto typu nerudních surovin nebývá vždy v odborné literatuře zachovávána jednotná terminologie. Jako příklady lze uvést:
- Starý et al. (2006) kamenickou výrobu
řadí všechny horniny vhodné pro hrubou a ušlechtilou pod společné označení „dekorační kámen“, názvem
„stavební kámen“ mají na mysli drcené kamenivo,
- Kužvart et al. (1983) označují pojmem „dekorační kámen“ jen kameny vhodné pro ušlechtilou kamenickou výrobu a kamenosochařské práce, do kategorie „stavebního kamene“ řadí neupravený lomový kámen, drcené kamenivo a horniny pro hrubou kamenickou výrobu,
- Svoboda et al. (2004) naopak všechny přírodní horniny vhodné pro hrubou a ušlechtilou kamenickou výrobu, včetně přírodní krytiny, zahrnují pod označení „stavební kámen“.
Pro předejití těmto terminologickým nesrovnalostem dává řada autorů přednost jednoduchému označení „kámen“ pro přírodní i konglomerovanou surovinu nebo „přírodní kámen“, pokud se jedná jen o přírodní materiály (Dojčár 1984, Syrový et al. 1984, Březinová et al. 1996, Hanzl et al. 2003).
Historie použití kamene jako stavebního materiálu
Přírodní kámen je bezesporu nejstarším materiálem, který člověk nebo jeho biologičtí předkové používali. První kamenné nástroje byly pravděpodobně používány již australopitéky v době před 3 až 2,5 mil. let. Prokazatelně však kámen sloužil jako surovina pro výrobu primitivních nástrojů druhu Homo habilis (zhruba před 1,8 mil. let). Podle archeologických nálezů dr. Luise Leakeyho byl Homo habilis rovněž prvním předkem člověka, který použil kámen cílevědomě pro stavební účely. V roce 1963 byly totiž
tímto badatelem v Olduvajské rokli v Tanzánii, ve vrstvě odpovídající době 1,75 mil. let, odkryty zbytky půlkruhovitého kamenného valu o výšce až 1 m a průměru přibližně 3 m. Val byl vytvořen z volně vrstvených, neopracovaných kamenů a předpokládá se, že sloužil jako ochrana před větrem (Syrový et al. 1984).
V pravěku se původně stavělo převážně z kamenů menších rozměrů. Jako stavivo byly používány většinou neopracované úlomky a valouny, které byly kladeny vedle sebe a na sebe na sucho, tedy bez pojiva. Takto vznikaly např. různé ochranné zdi, větrolamy nebo pohřební mohyly. Zvláštní skupinou pravěkých staveb jsou užitné stavby kuželovitého tvaru s jediným vnitřním prostorem nebo i více komorami, někdy dokonce zastřešené. Jsou to např. v jižní Itálii tzv. trully, na Sardínii nuraghy (obr. 1) a ve Skotsku brochy. Jako konstrukční pojiva.
materiál byl opět použit neopracovaný kámen, kladený bez
Obr. 1 Komplex nuraghů Su Nuraxi na Sardínii. Foto J. Krásová, 2007.
Již v pravěku se projevují snahy vyvolávat představy o ideové závažnosti a společenské důležitosti stavby. Tyto snahy jsou zdůrazněny používáním kamenů značných rozměrů v tzv. megalitických stavbách jako jsou menhiry, kromlechy nebo dolomeny. Nejvýznamnější a nejznámější megalitickou stavbou v Evropě je Stonehenge nedaleko městečka Salisbury v jižní Anglii (obr. 2).
Obr. 2 Megalitický areál Stonehenge v jižní Anglii. Foto Z. Brychová, 2003.
Ze starověkých kamenných staveb jsou jednoznačně nejznámější egyptské pyramidy. Pocházejí z doby Staré říše (asi 2700 – 2150 př. n.l.) a byly budovány především za vlády 3. a 4. dynastie (asi 2700 – 2500 př. n.l.). Nejznámějšími pyramidami jsou pyramidy v Gíze nedaleko Káhiry – Chufewova (Cheopsova), Chafréova (Chefrénova, Ráchefova) a Menkauréova. Největší z nich je pyramida Cheopsova, jejíž základnu tvoří čtverec o hraně 230,4 metru a původní výška činila 146,7 metru. Odhaduje se, že ji tvoří asi dva a půl miliónu velmi dobře opracovaných kamenných kvádrů, většinou o
m3 kubatuře okolo 1 - 2 (Syrový et al. 1984). Dokonalost opracování při neznalosti železa, milimetrová přesnost v uložení kamenných bloků, jejich často značná hmotnost, dodnes nezodpovězené otázky způsobu přepravy bloků a celkové logistiky těžby, přepravy a výstavby daly vzniknout hypotéze o „syntetickém“ původu kamene, použitého v pyramidách. Tato domněnka byla poprvé vyslovena v 60. letech 20. století prof. předpokládá, že alespoň část bloků vznikala na místě, drceného vápence a geopolymerního pojiva, která byla
Davidovitsem a a to jako směs v tekuté formě
odlévána do forem. Kromě Egypta je známa řada často impozantních staveb starověkého typu
z kultur Mayů a Aztéků ve Střední Americe a Inků v Jižní Americe. V Evropě je používání kamene ve stavitelství a architektuře dále rozvinuto v Řecku a v Římě. Zatímco Řekové používali v architektuře výhradně konstrukční systém architrávový (kdy na vertikálních sloupech ležel vodorovný, pravoúhlý překlad), Římané používali kamene i pro klenuté prvky. Klenba byla v římském stavitelství použita jak u technických staveb (mosty, akvadukty), tak také u staveb obytných. Řekové a Římané stavebních technik. Do základů a na smíšené zdivo Tesaný kámen, dokonale opracovaný železnými
vytvořili mnoho nových používali kámen lomový. nástroji, byl ve zdivu
provázán a často spojen na rybinu, čep nebo dlab, případně byly použity
kovové skoby nebo hmoždíky. V antice se rovněž hojně používaly kamenné obklady z kvádrů nebo desek, na dlažbu se často používala kamenná mozaika (Syrový et al. 1984).
Po pádu Západořímské říše došlo k velkému úpadku stavitelství a tedy i používání kamene. Počátky nové éry v dějinách kamenné architektury spadají v Evropě až do konce prvního tisíciletí našeho letopočtu. Velký význam pro rozšíření staronové (tzv. římské) stavební techniky, tedy zdění z kamene na vápennou maltu, mělo v Evropě rozšíření křesťanství. Kamene pak používaly všechny hlavní stavební slohy. V románské architektuře (přibližně 10. až 13. století) dokonce vznikaly celokamenné stavby, dochované zejména ve Francii, které měly z kamene základy, zdi, sloupy, pilíře, klenuté zastropení a také zastřešení. Do románské doby spadá také budování prvních kamenných mostů. Obrovský rozkvět v používání kamene a v rozvoji konstrukčních technik přinesla gotika. V gotice vznikají zejména architektonicky a stavebně náročné, vysoké stavby – katedrály, jejichž konstrukční systém jako první dokázal využít základní vlastnosti kamene, tj. vysoké pevnosti v tlaku. Renesance navázala na dědictví antiky, kamene bylo používáno ve zdivu, ale také v architektonicky náročných kamenických prvcích (římsoví, hlavice sloupů, sloupové dříky). Kámen se v renesanci často používal také pro zvýraznění monumentality stavby, a to např. formou bosáže nebo rustiky na portálech. V baroku se pak stále více začíná uplatňovat architektura omítková, kámen často slouží jako pouhé stavivo. O to více je kámen využíván v interiéru - na dlažby, obklady stěn a na kamenosochařské práce. Další éru výraznějšího používání kamene pak přineslo 19. století, a to díky tzv. historizujícím slohům (např. novogotika a zejména novorenesance). V novodobé architektuře již nemá kámen výsadní postavení konstrukčního materiálu, řadou vlastností nemůže konkurovat betonu nebo oceli. Je však dodnes nenahraditelný, pokud jde o vyjádření vznešenosti a závažnosti stavby.
Historie použití kamene na našem území
Používání kamene jako stavebního materiálu na území dnešní České republiky kopíruje, zpravidla s menším či větším zpožděním, historii kamene v západoevropském stavitelství. Počátky většího využití přírodního kamene sahají do doby železné (asi 750 př. n.l. - 0), kdy byly z kamene kladeného nasucho a zpevněného dřevěnou konstrukcí budovány valy keltských oppid (např. Závist u Zbraslavi, Stradonice, Hrazany). Pozornost přitahují i kamenné stély (tzv. menhiry) nejistého účelu, které byly vztyčovány už v neolitu. Většinou jde o částečně opracované bloky kamene o váze až několika tun (obr. 3), u některých je doložen i delší transport na místo určení. Vhodné horniny byly využívány i pro ušlechtilou kamenickou výrobu (Bauerová 1988).
Obr. 3 Jedna z významných megalitických památek Čech - menhir „zkamenělý pastýř“. Klobuky u Loun, stáří neznámé. Foto J. Jirásek, 2007.
První výraznější stopy používání kamene ve stavbách pocházejí z období Velké Moravy (asi 830 – 906). V té době je používána římská technika, která k nám přichází spolu s křesťanstvím. Kámen byl používán ve zdivu, a to v podobě nejčastěji plochých pískovcových kvádrů, pojených na maltu. Stěny staveb byly vně i uvnitř omítnuty, kámen (nejčastěji vápenec) však byl používán na obklady stěn a na dlažbu či mozaiku.
Nejstarší stojící stavební památky pocházejí na našem území z románského období. V tomto období je hlavním stavebním kamenem opuka, která se hojně nachází na území nebo v bezprostřední blízkosti nově se rodícího centra českého státu – Prahy. Nejstarší pražské opukové lomy se nacházely na Strahově, Bílé Hoře, Veleslavíně a Přední Kopanině (obr. 4). Z významných kamenných památek, postavených z opukového zdiva lze uvést baziliku sv. Jiří na Hradě, založenou r. 920, románskou část hradního paláce pod Vladislavským sálem a dále řadu rotund v Praze (sv. Martina na Vyšehradě, sv. Longina Na Rybníčku) nebo okolí (sv. Petra a Pavla na Budči, sv. Jiří na Řípu). Opuka ale představuje významný stavební materiál i v pozdějším období, a to v oblasti severozápadních Čech (Lounsko, Rakovnicko, Litoměřicko) a na území východních Čech (okolí Nového Města nad Metují, Litomyšle a Chlumce nad Cidlinou). Detailní informace o stavebním užití opuky u nás uvádějí zejména Kotlík et al. (2000).
Obr. 4 Románská rotunda sv. Máří Magdalény v Přední
Kopanině, vystavěná z tzv. zlaté opuky v první polovině 12. století. Hranolovitá věž a nižší čtvercová přístavba na levé straně jsou mladšího data. Foto J. Jirásek, 2007.
V období gotiky se hlavním stavebním kamenem stává pískovec, který je oproti opuce sice tvrdší, ale trvanlivější. Z významných gotických staveb, postavených z pískovce je nutno uvést katedrálu sv. Víta, Václava a Vojtěcha na Hradě a Karlův (dříve Kamenný) most. Z např. chrám sv. Barbory v Kutné Hoře (obr. 5).
mimopražských staveb je to
Obr. 5 Pozdně gotický chrám sv. Barbory v Kutné Hoře (stavba 1388 - 1905). V roce 1995 zapsán do Seznamu světového přírodního a kulturního dědictví UNESCO. Foto J. Jirásek, 2005.
Pískovec se pak, jako převažující stavební, ale i sochařský materiál (obr. 6) znovu objevuje v období baroka (např. areál Kuksu). Baroko pak, kromě pískovce, přineslo podstatné uplatnění také karbonátovým horninám (vápencům, mramorům), které se hojně používaly zejména v interiéru na obklady a dlažby. Třetím obdobím hojného užívání pískovce ve stavitelství a architektuře bylo, po gotice a baroku, 19. století. Pískovec byl použit na řadě monumentálních pražských staveb (Národní muzeum, Národní divadlo).
Obr. 6 Pískovcová výzdoba Karlova mostu - Madona a sv. Bernard. Autor Matěj Václav Jäckel, 1708. Kopie z let 1978- 1979. Foto J. Jirásek, 2007.
Kromě přírodní
opuky, pískovce nebo vápenců byly a jsou u nás používány i další kameny, zejména hlubinné vyvřeliny (žuly a ostatní granitoidy,
případně syenity, místně v minulosti gabra). Podrobné informace o výskytech a historii používání kamene u nás uvádějí např. Rybařík (1994), Březinová et al. (1996) nebo Hanzl et al. (2003).
Oblasti stavebního užití příslušného přírodního kamene geograficky souvisely, zejména v minulosti, s jeho ložiskovými výskyty. Výskyty hlavních typů přírodních kamenů jsou pak České republiky (viz obr. 7 a 8).
podmíněny geologickou stavbou území
Obr. 7 Silně zjednodušená geologická mapa území České republiky (Chlupáč et al. 2002).
Obr. 8 Geografická pozice ložisek stavebního dekoračního kamene v (Starý et al. 2006).
a ČR
Jak vyplývá z obr. 7 a 8, hlavními surovinovými zdroji přírodního kamene v České republice jsou:
- pro hrubou (kostky, obrubníky, patníky, schody, sokly atd.) i ušlechtilou kamenickou výrobu (broušené nebo leštěné obklady, dlažba, pomníky a kamenosochařské práce) se hojně používaly a používají hlubinné vyvřeliny. Nejpoužívanější jsou světlé horniny - žuly a granodiority, popřípadě syenity. Ložiska jsou vázána na středočeský a centrální moldanubický pluton, nasavrcký masiv, popř. ostatní plutonická tělesa Českého masivu (štěnovický masiv, žulovský pluton, krkonošsko-jizerský pluton, čistecko-jesenický masiv, třebíčsko-meziříčský masív aj.). Menší význam mají vyvřeliny tmavé - diabasy, diority a gabra, které jsou vázány na bazická tělesa středočeského plutonu, kdyňský a lužický masiv.
- vulkanické horniny se jako ušlechtilý přírodní kámen prakticky nepoužívají, výjimku představují některé trachyty Českého středohoří a Doupovských hor, používané v sochařství a na broušené obklady. Podobné využití mají ojediněle i tefrity v Českém středohoří (Dubičná). Jako materiál pro dlažbu, schody, obklady se těží paleoryolity (dříve označované jako křemité porfyry).
- ze sedimentárních hornin mají velký význam pískovce a V Čechách jsou to cenomanské pískovce z východního okolí Prahy, Královédvorska a Broumovska. Méně významné jsou triasové a permské pískovce z Podkrkonoší. Na Moravě se jedná o křídové
arkózy. Hořicka, červené těšínské
pískovce, popř. rovněž červené permské pískovce Tišnovska. Pískovce mají všestranné použití jako stavební a sochařský kámen, slouží pro výrobu řezaných, broušených, stupňů apod. Dlouhou vápenců Barrandienu
případně i leštěných obkladů, dlažby, schodišťových tradici má také dnes už omezená těžba devonských (např. tzv. slivenecký, kosořský nebo zbudzanský
mramor) a Moravského krasu (např. tzv. křtinský mramor). Na Přerovsku se
těžily pleistocénní travertiny na vnitřní obklady, teraca a konglomeráty. Jako obkladový, krycí a dlažbový materiál se dodnes uplatňují břidlice moravskoslezského paleozoika. Pro hrubou kamenickou výrobu (kostky, obrubníky) se často používaly kulmské droby.
- z metamorfovaných hornin jsou nejvíce využívány krystalické vápence (mramory) - na leštěné obklady, dlažby, teraca, konglomeráty a v sochařství. Vyskytují se hojně v šumavské a české jizerském a orlicko-kladském krystaliniku,
větvi moldanubika, krkonošsko- svratecké antiklinále a silesiku.
Jako krytina a obklady (odpad jako plnivo) jsou používány fylity železnobrodského krystalinika a donedávna i proterozoika západních Čech (údolí Střely). Na jihozápadní Moravě a v západních Čechách se těžily a těží hadce, používané dnes zejména na výrobu teraca.
Podle statistické ročenky surovinových zdrojů České republiky (Starý et al. 2006) je u nás v současnosti evidováno celkem 227 ložisek dekoračního
m3 kamene, z toho 100 těžených. Roční těžba se pohybuje okolo 300 tisíc kamene.
V posledních zhruba 15 letech jsou tuzemské přírodní kameny pod silným konkurenčním tlakem dovážených materiálů např. z Itálie, Řecka, Španělska, Norska, Indie, Číny, Brazílie.
Technologie těžby a opracování kamene
Přírodní kámen se v současnosti těží převážně povrchovým způsobem, tj. v kamenolomech (obr. 9 a 10). Hlubinným způsobem se u nás v současnosti dobývá pouze přírodní břidlice, a to na ložisku Nové Těchanovice – Lhotka u Vítkova (obr. 11).
Tvar a velikost konkrétního kamenolomu a způsob těžby kamene v něm je dán zejména velikostí a úložnými poměry ložiska, technickými možnostmi těžaře, bezpečnostními požadavky státní báňské správy a kvalitativními požadavky na těženou surovinu.
Obr. 9 Klasická lokalita tzv. hořických pískovců - Podhorní Újezd u Ostroměře, těžená společností Kámen Ostroměř s.r.o.
vzhledem k jednoduchým otvírkovým, dopravním a odvodňovacím poměrům.
- jámové – lomy, které se zakládají v rovinatém terénu, kdy se ložisko nachází pod úrovní zemského povrchu.
Stěna kamenolomu je buď dobývána v celé výšce „najednou“ (v jednom řezu – tento případ nastává zejména u ložisek malých mocností suroviny) nebo
může být stěna po výšce rozdělena na několik etáží - řezů. Pro organizaci těžby a ekonomiku těžebních prací je důležitým parametrem nevhodných, zpravidla nadložních hornin (hlín, navětrané horniny), musí před těžbou suroviny odstranit. Tyto polohy se označují jako
mocnost které se skrývka.
Poměr mocnosti skrývky a mocnosti užitkové suroviny se označuje jako skrývkový poměr.
Při těžbě bloků přírodního kamene je třeba vždy dbát na volbu vhodné těžební technologie, při které nedochází ke vzniku trhlin v surovině. Proto se při těžbě kamene nepoužívají odstřely brizantními trhavinami, jak je tomu v technologii výroby drceného kameniva, ale volí se daleko šetrnější postupy. Do bloku kamene, který je potřeba oddělit od stěny, jsou shora vyvrtány otvory, které se následně zalijí kaší na bázi rozpínavého cementu (Cevamitu), který při tuhnutí výrazně zvětšuje svůj objem a „odtrhne“ kamenný blok od stěny. Podobným způsobem se používal nebo ještě používá černý trhací prach. V minulosti se do vyvrtaných otvorů rovněž zarážely dřevěné klíny, které po zalévání vodou zvětšily svůj objem. V zimě bylo bobtnající dřevo nahrazeno vodou, která byla, díky expanzi objemu, rovněž schopna některé horniny oddělit od skalní stěny. Kromě odvrtání a oddělení rozpínavým cementem nebo černým prachem se v současnosti používá také odřezání lanovou pilou nebo vodním paprskem.
Odtržený blok se od stěny odsune lanem nebo nafukovacím vzduchovým polštářem. Poté je zpravidla lanovým jeřábem přemístěn na plato lomu a odvezen na další zpracování. Vytěžený kámen se dá použít buď v původní, neopracované formě nebo se následně upravuje a opracovává podle účelu, ke
kterému má být použit. Surové bloky (o kubatuře okolo 1 m3) se rozřežou kotoučovými (obr. 12), lanovými (obr. 13) nebo listovými pilami (katry, obr. 14) na desky nebo kvádry menších rozměrů, které se používají pro další výrobu. Postupným opracováním vznikají různé kamenické výrobky – kopáky, haklíky, kvádry, desky pro různé účely, obrubníky, krajníky, dlažební kostky, schodišťové stupně, drobná (zahradní) architektura nebo kamenosochařské práce. Podle potřeby je upraven také povrch kamenických výrobků, a to např. špicováním, zubováním, pemrlováním, broušením, tryskáním nebo leštěním (obr. 15). Schémata opracování tvrdých a měkkých přírodních kamenů jsou prezentována na obr. 16 a 17.
Kvalita fyzikálně–mechanických vlastností každého přírodního kamene (viz tab. 1) jednoznačně podmiňuje možnosti jeho použití v kamenické výrobě pro konkrétní typ stavebního prvku.
Tab. 1 Orientační hodnoty fyzikálních a mechanických vlastností hlavních typů hornin. Podle
Svobody et al. (2004).
Při blokové těžbě přírodního kamene v lomu vznikají kamenné bloky. Bloky mají zpravidla přibližně tvar čtyřbokého hranolu a jejich rozměry jsou dány úložnými poměry ložiska a potřebami navazující výroby. V některých případech nemusejí mít bloky pravidelný tvar, když je například kámen získáván z volně ležících balvanů.
Následným, postupným opracováním blokového typy kamenických výrobků, které lze rozdělit na:
kamene vznikají základní
1. Lomový kámen netříděný, tříděný (základový, štětový), záhozový, pro dlažbu svahů, rigolů a břehů, pro zdivo soklové, pro zdivo kyklopské
4. Kvádry hrubé, čisté, s bosáží (rustikované), jemné, broušené leštěné.
5. Obrubníky 6. Krajníky 7. Mezníky 8. Dlažební kostky 9. Obkladové a dlažební desky s různou povrchovou úpravou 10. Řemínkové obklady 11. Masivní schodišťové stupně a schodové desky 12. Drobná zahradní architektura a speciální práce
Lomový kámen je kus přírodního kamene jakéhokoliv tvaru, různé velikosti, s hrubou nebo opracovanou lícovou stranou pro použití do zdiva. Neupravený lomový kámen se používá jako materiál pro zához nebo pro stavbu masivních opěrných zdí. Upravený lomový kámen pak může složit pro dláždění svahů, rigolů a břehů. Kámen se dvěma rovnými plochami se používá na podezdívky, kámen s lícovou plochou ve tvaru mnohoúhelníku na tzv. kyklopské zdivo.
Kopáky (obr. 18) jsou výrobky určité velikosti a tvaru přibližného kamenickým rovnoběžnostěnu, vyrobené lámáním, štípáním a hrubým
opracováním. Svůj název dostaly odvozením od dříve používané početní jednotky – kopy, na které se původně dodávaly. Podle tvaru se kopáky třídí na vazáky a běhouny. Neupravené kopáky mají hrubé, lomové plochy, případně se stopami po klínech, vrtech nebo jiných nástrojích. Hrubé kopáky jsou na lícní ploše zpravidla špicované se stopami po nástrojích, popřípadě čistě lámané, tj. bez stop po klínech. U čistých kopáků je lícní plocha pravoúhlá, čistě špicovaná.
Haklíky (obr. 19 až 21) pro mají čtvercovou nebo obdélníkovou lícní plochu a jsou určeny jen
obkladové (nenosné) zdivo. Vyrábějí se lámáním, štípáním a hrubým kamenickým opracováním. Ložné a styčné plochy mají být zhruba kolmé k lícní ploše. Používají se opěrných zdí, krbů apod.
jako obkladový materiál pro podezdívky, obklady
Obr. 19 Žulový haklík. Se svolením společnosti Slezský kámen, a.s.
Obr. 20 Haklík nepravidelných rozměrů (tzv. divočina) – pohledová plocha je štípaná, spárové plochy jsou řezané. Se svolením společnosti Lipnice, s.r.o.
Obr. 21 Haklík – řádkové zdivo. Se svolením společnosti Granit Lipnice, s.r.o.
Kvádry jsou výrobky kamene
rozměrů a z přírodního různých tvarů a
s různou povrchovou úpravou. Používají se jako konstrukční a architektonické prvky na vodních, železničních i pozemních stavbách. Vyrábějí se zpravidla podle přesných výkresů. Stupeň úpravy lícové plochy je různý – od špicování až po broušení nebo leštění.
Obrubníky (obr. 22) jsou dílce delší než 30 cm, užívané k lemování pozemní komunikace, vozovky, dopravní plochy, chodníku. Zpevňují okraje chodníků a nástupišť a vyrovnávají výškový rozdíl mezi vozovkou a chodníkem. Vyrábějí se rovné nebo obloukové.
Krajníky (obr. 23) jsou kamenické prvky obdobného charakteru jako obrubníky. Silniční krajníky jsou určeny pro podélné zpevnění okrajů vozovky a oddělení od nevyvýšené krajnice nebo jiné přilehlé plochy ve stejné výškové úrovni. Má viditelnou pouze stupnici. Viditelné plochy mají čistě lemované, řezané, velmi jemně špicované, bosované nebo rovně lámané.
Mezníky (obr. 24) jsou stabilizační znaky, představované opracovaným kamenem tvaru hranolu o rozměrech přibližně 10 × 10 × 45 – 60 cm, který označuje lomové body hranice správní, vlastnické nebo užívací. Na horní ploše má mezník vyznačen křížek.
Dlažební kostky (obr. 25) jsou tělesa menších rozměrů tvaru kvádru nebo krychle, která jsou určená k dláždění vozovek nebo chodníků. V případě vějířovitého tvaru (kresby) dlažby musejí některé kostky mít lichoběžníkový nebo podlouhlý tvar. Kostky se zpravidla vyrábějí strojně na štípačkách a mohou mít povrch s různou kvalitou opracování. Kostky se vyrábějí o různých velikostech – 40/60mm (tzv. mozaika na chodníky a pochozí plochy), 60/80mm (tzv. velká mozaika, určená pro dláždění jak chodníků, tak vjezdů garáží a proluk a parkovišť), 80/110mm (dlažební kostka pro pěší zóny, vjezdy a stavební dvory i cesty s pojezdem vozidel) a 150/170mm (dlažební kostka pro nejnáročnější užití i pro zátěž silničních, stavebních nebo vojenských vozidel, dále pro historická centra a památkové zóny).
Obr. 22 Rovné obrubníky. Se svolením společnosti kámen, a.s.
Slezský
Obr. 23 Silniční krajník. Se svolením společnosti kámen, a.s.
Obr. 24 Hraniční kámen - mezník. Se svolením společnosti Slezský kámen, a.s.
Obr. 25 Žulové dlažební kostky. Se svolením společnosti Granit Lipnice, s.r.o.
Obkladové a dlažební desky vznikají rozřezáním
bloků přírodního kamene v tloušťce asi 10 – 80 mm. Rozměry desek mohou být libovolné, dle přání zákazníka, technických možností výrobce a technologických možností suroviny. Lícová plocha desky se různě upravuje – řezáním, broušením, leštěním, pemrlováním, špicováním, zubováním, tryskáním, opalováním. Obkladové desky jsou určeny pro vnější nebo vnitřní obklady – fasád, reprezentačních místností, umýváren, koupelen. Rovněž se vyrábějí parapetní desky, kuchyňské desky, obklady sloupů a pilířů. Dlažební desky jsou určeny k dláždění prostranství, komunikací, vnějších i vnitřních ploch, určených převážně pro pěší provoz jako jsou nádvoří, náměstí, chodníky apod. Podle tvaru dlažebních desek lze dlažbu různě poskládat, např. jako typizovanou dlažbu (obr. 26), anglickou dlažbu (obr. 27), románskou dlažbu (obr. 28), pásovou dlažbu (obr. 29) nebo dlažbu benátskou, která vzniká sestavením z úlomků různobarevných hornin, stmelených cementovou maltou a následně broušených.
Řemínkový obklad (obr. 30) vzniká štípáním větší základní desky na úzké hranolky o délce 100 až 150 a tloušťce 15 až 40 mm. Většinou se tímto způsobem zpracovává odpad z desek větších rozměrů.
Obr. 27 Anglická dlažba zlomků
různého svolením
Ostroměř,
skládající se ze pískovcových desek tvaru a velikosti. Se společnosti s.r.o.
Kámen
Obr. 28 Románská dlažba sestavená z několika se opakujících formátů. Se svolením společnosti Granit Lipnice, s.r.o.
Obr. 29 Pásová dlažba sestavená z dílů různých délek. Se svolením společnosti Granit Lipnice, s.r.o.
Obr. 30 Řemínkový obklad z pískovce. Se svolením společnosti Kámen Ostroměř, s.r.o.
Schodišťové stupně se vyrábějí buď masivní, nebo obkládané deskami. Schodiště z kompaktních masivních stupňů se pro svoji odolnost používají především v exteriéru.
Speciální skupinou přírodního kamene je krytina. Pro výrobu krytinových desek jsou použitelné tence vrstevnaté sedimentární horniny (aleuropelity, jílovité břidlice) nebo metamorfity s dobře vyvinutou plošně paralelní texturou (fylity). Základní podmínkou je, aby byly horniny štípatelné na tenké desky o tloušťce asi 4 – 10 mm a měly zároveň dostatečnou odolnost vůči povětrnostním vlivům, pevnost v tahu za ohybu a náležitý vzhled. Pokrývačské břidlice mají barvu zpravidla v odstínech tmavě šedé až černošedé barvy, vyskytují se ale také břidlice nazelenalé až šedozelené nebo načervenalé. Krycí prvky se vyrábějí v mnoha různých tvarech (obr. 31) a řadě velikostí od rozměrů 250 × 250 mm až po desky o velikosti přibližně 300 × 600 mm.
Obr. 31 Příklady formátů břidlicové střešní krytiny (a – čtverec, b – čtverec se zkoseným rohem, c – čtverec s obloukovým řezem, d – čtverec se dvěma zkosenými rohy, e – obdélník, f – obdélník se zkosenými rohy, g – obdélník gotický, h – osmiúhelník, ch – kosočtverec se zkosenými rohy, i – kosodélník, j, k – šupiny). Převzato ze Svoboda et al. (2004).
Krytina se vyrábí štípáním (obr. 32) z nařezaných desek břidlice. Naštípané tenké desky se pak osekávají (ořezávají) podle plechové šablony (obr. 33) na požadovaný tvar. Tvarování používá strojního způsobu.
se v minulosti provádělo ručně, v současnosti se
Obr. 32 Štípání pokrývačské břidlice na tenké desky. Břidlicový Důl Lhotka, s.r.o. Vítkov-Lhotka. Foto M. Vavro, 2006.
Obr. 33 Strojní formátování naštípaných desek na požadovaný tvar. Břidlicový Důl Lhotka, s.r.o. Vítkov-Lhotka. Foto M. Vavro, 2006.
Bauerová, A.: Zlatý věk země Bójů. Praha: Československý spisovatel, 1988. 264 s.
Březinová, D. et al.: Praha kamenná. Praha: Národní muzeum, 1996. 287 s.
Dojčár, O.: Dobývanie a spracovanie kameňa. Bratislava: skripta VŠT v Košiciach, Alfa Bratislava, 1984. 216 s.
Hanzl, Z. et al.: Kámen v rukodělné výrobě českého venkova. Praha: Nakladatelství Lidové noviny, 2003, 266 s.
Chlupáč, I. et al.: Geologická minulost České republiky. Praha: Academia, 2002. 436 s.
Kotlík, P., Šrámek, J., Kaše, J.: Opuka. Praha: Společnost pro technologie opravy památek, 2000. 109 s.
Kužvart, M. et al.: Ložiska nerudních surovin ČSR. Praha: Univerzita Karlova, 1983. 521 s.
Rybařík, V.: Ušlechtilé stavební a sochařské kameny České republiky. Hořice v Podkrkonoší: Nadace Střední průmyslové školy kamenické a sochařské v Hořicích v Podkrkonoší, 1994. 218 s.
Starý, J. et al.: Surovinové zdroje České republiky. Nerostné suroviny (stav 2005). Praha: Ministerstvo životního prostředí, 2006. 302 s.
Svoboda, L. et al.: Stavební hmoty. Bratislava: Jaga, 2004. 471 s.
Syrový, B. et al.: Kámen v architektuře. Praha: SNTL, 1984, 349 s.
zájmová profesní sdružení Svaz kameníků a kamenosochařů ČR Společenstvo kamenosochařů Východočeské oblasti
www.kamenici.cz
www.kamenicihk.cz
časopisy časopis Kámen www.revuekamen.cz
laboratoře Zkušebna kamene a kameniva, s.r.o. www.zkk.cz
střední školy Střední průmyslová škola kamenická a kamenosochařská a Střední odborné učiliště kamenické Hořice Vyšší odborná škola, Gymnázium, Střední sklářská škola a Střední odborné učiliště Světlá nad Sázavou
www.spsks.cz
www.vossvetla.cz
vysoké školy Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, Fakulta hornicko-geologická
Použitá a doporučená literatura Vybrané internetové odkazy
Kliknutím na obrázek ho zobrazíte v úplné velikosti.
Obecné pojmy
Kamenivem se rozumí zrnitý (sypký) anorganický materiál přírodního nebo umělého původu, s velikostí zrna do 125 mm, který je určen pro stavební účely. Ve stavebnictví se kamenivo používá především jako plnivo, které v kombinaci s vhodnými pojivy (hydraulickými, vzdušnými,
pucolánovými) slouží pro přípravu malt a betonů. V betonu tvoří kamenivo 75 až 80 % celkového objemu a jeho hlavní funkcí je vytvoření pevné a tlakově odolné kostry, která vzniká vzájemným opřením a zaklíněním jednotlivých zrn. V silničním a železničním stavitelství se kamenivo rovněž používá k tvorbě uměle zhutněných těles a vrstev – např. násypů, kolejových loží a vozovkových vrstev.
Vlastnosti kameniva jsou ovlivněny především jeho původem, tj. mineralogickým složením a obsahem dalších složek. Základními požadavky na kamenivo jsou především objemová hmotnost a pevnost zrn (v závislosti na konkrétní stavební aplikaci), nízká nasákavost a trvanlivost. Škodlivinami, resp. nevhodnými součástmi kameniva do betonu jsou zejména tvarově nevhodná, nekubická zrna (tj. zrna plochá nebo protažená, u kterých je podíl délky a tloušťky větší než 3), zvýšený obsah jemných částic nebo humusovitých látek, látky obsahující sloučeniny síry amorfním oxidem křemičitým, která ve spojení s cementem nebezpečné alkalicko-křemičité rozpínání.
(pod 0,063mm) a zrna tvořená mohou způsobit
Naprostá většina kameniva, používaného ve stavebnictví, je kamenivo přírodní, pocházející z přírodních hornin vyvřelého, usazeného nebo přeměněného původu. Přírodní kamenivo představuje jeden z nejrozšířenějších stavebních materiálů a nejpoužívanější přírodní materiál vůbec. Celosvětová produkce drceného kameniva a štěrkopísků se v současnosti odhaduje na 16 mld. tun za rok, což představuje zhruba 50 % všech surovin těžených člověkem ze zemské kůry.
Rozdělení kameniva
Kamenivo je možno rozdělit podle celé řady hledisek (Adámek et al. 1997, Svoboda et al. 2004). Nejčastěji jde o :
1. původ:
přírodní – anorganické kamenivo, získané těžením nebo drcením přírodních hornin. K procesu desintegrace horniny došlo fyzikálně-mechanickým procesem, a to buď přirozeným zvětráváním, nebo drcením v drtičích,
umělé – kamenivo anorganického původu, které vzniklo za přispění člověka nejčastěji tepelným procesem (tavba kovů, spalování, termická expandace),
recyklované – kamenivo anorganického původu, které bylo dříve použito jako stavební materiál ve stavebních konstrukcích.
těžené – přírodní kamenivo nejčastěji fluviálního (říčního), glacigenního (ledovcového), glacifluviálního (říčně-ledovcového) nebo eolického (naváté větrem) původu. Jedná se o usazené (sedimentární) horniny typu písků, štěrků a štěrkopísků, které vznikají zvětráváním starších hornin a následným transportem vodou, ledovcem nebo větrem. Těžené kamenivo se zpravidla vyznačuje zaoblenými tvary jednotlivých zrn a ohlazeným povrchem, které vznikají v souvislosti s transportem zvětralé horniny. Případný podíl předrcených větších zrn nepřesahuje 40 % hmotnosti.
drcené drcením drcením
– kamenivo nejčastěji přírodního původu, které vzniká „umělým“ větších kusů horniny a následným tříděním. Může vznikat také jiných anorganických materiálů, např. vysokopecní strusky. Drcené
kamenivo je zpravidla charakteristické nepravidelným, ostrohranným tvarem zrn, ostrými hranami a drsným lomových povrchem.
těžené předrcené – kamenivo získané drcením zrn těženého kameniva o velikosti nad 2 mm s podílem drcených zrn nad 40 % hmotnosti.
3. objemová hmotnost:
pórovité – kamenivo s objemovou hmotností do 2000 kg.m-3. Někdy bývá pórovité kamenivo definováno také sypnou hmotností, která nesmí přesáhnout
1200 kg.m-3. Z přírodních kameniv se jedná např. o vulkanické tufy a tufity, pemzu nebo křemelinu, jejichž význam v dnešním stavebnictví je ovšem silně omezený. Ze skupiny umělých kameniv mezi pórovitá kameniva patří škvára, keramzit, expandovaný perlit, expandovaný vermikulit, v minulosti také např. agloporit nebo expandovaná břidlice. Pórovitým kamenivem recyklovaného původu je cihelný recyklát. Pórovité kamenivo nachází hlavní uplatnění při výrobě lehkých malt, omítkových směsí a betonů s tepelně-izolačními vlastnostmi. Většina pórovitých hornin je více či méně nasákavá, k čemuž je nutno přihlédnout při návrhu receptury čerstvého betonu a postupu míchání.
hutné – kamenivo s objemovou hmotností v rozmezí 2000 – 3000 kg.m-3. Mezi hutná kameniva patří většina těžených nebo drcených přírodních kameniv, a to protože objemová hmotnost základních horninotvorných
minerálů – křemene, živců, kalcitu – se pohybuje okolo 2500 až 2800 kg.m-3. Z umělých hutných kameniv se uplatňuje zejména vysokopecní struska, hutným recyklovaným kamenivem je betonový recyklát. Hutná kameniva jsou základem většiny betonů a malt, používají se i na násypy nebo pro výrobu
asfaltobetonů (vozovkových vrstev tvořených směsí asfaltu a kameniva).
těžké – kamenivo s objemovou hmotností nad 3000 kg.m-3. Z přírodních hornin mohou těžké kamenivo poskytovat některé vyvřelé nebo přeměněné horniny s vysokým obsahem tmavých minerálů, bohatých na Fe a Mg, jako jsou masivní čediče nebo amfibolity. Jejich objemová hmotnost se však pohybuje jen mírně nad hranicí definující těžké kamenivo (zpravidla
nepřesahuje 3100 kg.m-3). Mezi těžká kameniva mohou patřit také některé minerály přírodního nebo syntetického
kg.m-3, baryt – 4500 kg.m-3, magnetit
původu (syntetický korund – 4000
a hematit – až 5300 kg.m-3). Jako těžká kameniva se mohou rovněž používat ocelové broky, litinová drť nebo odpady z obrábění železa. Těžké kamenivo se používá zejména pro přípravu speciálních těžkých betonů, které slouží jako ochrana proti radioaktivnímu nebo rentgenovému záření, a to zejména v jaderné energetice, výzkumu nebo zdravotnictví. Syntetický korund má, kromě vysoké hustoty, také velmi vysokou tvrdost (stupeň 9 podle Mohsovy stupnice tvrdosti), takže může sloužit jako kamenivo do betonů na mechanicky odolné podlahy nebo vozovky s nízkým obrusem.
4. velikost zrn:
drobné – kamenivo o velikosti zrna do 4 mm včetně, hrubé – kamenivo s velikostí zrna 4 až 125 mm.
U drobného kameniva je možno dále vyčlenit filer (kamennou moučku), což je kamenivo s velkým obsahem (minimálně 70 %) jemných částic pod 0,063 mm. Filer vzniká jako odpadní produkt při úpravě (drcení a třídění) kameniva.
Na základě velikosti zrna je kamenivo tříděno do frakcí. Frakcí se rozumí označení kameniva podle velikosti ok dolního (d) a horního (D) síta. Frakce je
tedy množina zrn kameniva, které propadnou horním sítem (horní mez frakce) a zachytí se na spodním sítu (dolní mez frakce). Velikostní rozmezí frakce se zapisuje ve formě d/D. Pokud je poměr otvorů sít D/d větší než 2, potom je
těmito síty definována tzv. široká frakce (např. 0/4, 4/16, 8/22, 0/32, 0/63). Úzká frakce je vymezena síty s poměrem velikosti otvorů menším nebo rovným 2 (např. 0/2, 2/4, 4/8, 8/11, 8/16, 11/22, 16/22, 32/63).
Kamenivo dodávané jako určitá frakce je vždy v daném frakčním rozmezí vytříděno pouze přibližně. Každá frakce tedy obsahuje určitý podíl zrn menších nebo větších než je uvedené frakční rozmezí. Podíl zrn, které jsou menší než d označujeme jako podsítné, zrna, která jsou větší než D tvoří nadsítné.
Všeobecné požadavky na zrnitost kameniva do betonu podle ČSN EN 12620 uvádí tab. 1.
Tab. 1 Všeobecné požadavky na zrnitost kameniva do betonu. Podle ČSN EN 12620.
Ložiska přírodního kameniva v České republice
Na území České republiky je evidováno velké množství ložisek přírodního kameniva. Jejich geografické rozmístění je podmíněno regionálně geologickou stavbou Českého masívu (obr. 1) a podobou dnešní říční sítě České republiky (obr. 3). V současnosti se roční těžba přírodního kameniva v České republice
pohybuje mezi 20 – 25 mil. m3, přičemž životnost průmyslových zásob je, při současné úrovni těžby, přibližně 100 až 110 let (Starý et al. 2006).
Jako surovina pro výrobu drceného kameniva slouží všechny pevné magmatické, sedimentární i metamorfované horniny, pokud jejich technologické vlastnosti odpovídají účelu použití. Horniny musejí mít určité fyzikálně-mechanické vlastnosti, které vyplývají z jejich geneze, mineralogicko-petrografického složení, struktury, textury, druhotných přeměn apod.
Průmyslově využitelná ložiska drceného kameniva jsou rozšířena na celém území Českého masivu s výjimkou pánevních oblastí. Ve Vnějších Západních Karpatech jsou ložiska přítomna jen v omezené
drceného míře (Kužvart et al. 1984, kameniva na území ČR je Starý et al. 2006). Rozmístění ložisek
patrno z obr. 2.
Obr. 1 Silně zjednodušená geologická mapa území České republiky (Chlupáč et al., 2002).
Jak vyplývá z obr. 1 a 2, hlavními surovinovými zdroji drceného kameniva v České republice jsou (Starý et al. 2006):
Hlavním zdrojem suroviny pro výrobu drceného kameniva v české části ČR jsou ložiska výlevných hornin. Paleovulkanická ložiska se vyskytují prakticky jen v Barrandienu (zde jsou vhodná i zpevněná pyroklastika), v podkrkonošské pánvi a vnitrosudetské depresi. Občas obsahují polohy pyroklastik či druhotně přeměněných hornin. Významná jsou zvláště ložiska bazických hornin - spilitů, diabasů, melafýrů aj. Rovněž z neovulkanických ložisek mají největší význam ložiska bazických (zejména čedičových) hornin. Jsou soustředěna především v Českém středohoří a v Doupovských horách, méně v neovulkanické oblasti české křídové pánve a východních Sudet a na Železnobrodsku.
Významným surovinovým zdrojem pro výrobu drceného kameniva jsou rovněž ložiska hlubinných vyvřelin (zejména žuly až křemenné diority). Různé typy hornin (včetně žilného doprovodu) s vhodnými technologickými parametry se těží na mnoha místech středočeského plutonu, centrálního moldanubického plutonu, železnohorského plutonu (nasavrcký masiv), brněnského masivu a ostatních plutonických těles. Jen malý význam mají samostatná ložiska žilných hornin.
Mezi ložisky usazených hornin převládají ložiska zpevněných klastických sedimentů Moravě a vrchoviny.
(prachovce, droby aj.). Hlavním zdrojem ve Slezsku jsou kulmské droby Nízkého
drceného Jeseníku
kameniva na a Drahanské Barrandienu, Podobné horniny se vyskytují také v proterozoiku
moravském devonu a flyšovém pásmu Karpat. Ložiska chemogenní a organogenní představují karbonáty
(barrandienské starší paleozoikum, moravskoslezský devon) a silicity (buližníky v proterozoiku na Plzeňsku).
Významné postavení mají také ložiska regionálně metamorfovaná - jedná se obecně o krystalické břidlice, které jsou vázány výhradně na
krystalické komplexy Českého masivu - moldanubikum, moravikum, silesikum, krystalinikum Slavkovského lesa, západo-sudetské, kutnohorské a domažlické krystalinikum, jihočeský a borský granulitový masiv atd. Vedle technologicky velmi vhodných hornin (ortorul, granulitů, amfibolitů, hadců, krystalických vápenců aj.) se vyskytují horniny méně vhodné (svory, pararuly, kvarcity).
Menší význam mají ložiska kontaktně přeměněných hornin (rohovců, břidlic) na kontaktu středočeského a paleozoickými sedimenty.
a nasavrckého plutonu s proterozoickými
Obr. 2 ložisek které
Geografická pozice přírodních hornin,
slouží pro výrobu drceného kameniva v ČR (Starý et al. 2006).
Surovinou pro výrobu těženého petrograficky odpovídající pískům
kameniva jsou nezpevněné sedimenty, nebo štěrkům. V České republice je
naprostá většina ložisek kvartérních, a to fluviálního původu, mnohem méně jsou zastoupena ložiska fluviolakustrinního, glacifluviálního, glacilakustrinního a eolického původu. Průmyslově využitelná ložiska těženého kameniva jsou proto soustředěna především v povodí větších řek (obr. 3):
V povodí Labe jsou ložiska soustředěna převážně v pravobřežní části středního toku (význačná oblast pro střední a východní Čechy) a na dolním toku Labe a jsou charakteristická dobře opracovanými valouny, kolísáním poměru štěrku a písku a vhodností pro betonářské účely (Starý et al. 2006). Dále jsou významné akumulace v povodí Orlice a Ohře, dolního toku Cidliny a Jizery a středního toku Ploučnice. Pro betonářské účely vyžaduje surovina vesměs úpravu (praní, třídění).
V povodí Vltavy je ložiskově významný dolní tok Vltavy a Berounky, časté jsou však zde střety zájmů. Hlavní ložiskovou oblast jižních Čech představuje horní a střední tok Lužnice. Perspektivní oblastí je pravý břeh Nežárky.
Na horním a středním toku Moravy se nacházejí převážně akumulace štěrkopísků s převahou hrubé frakce, které jsou po úpravě vhodné do betonů. V Hornomoravském úvalu pak přibývají i drobnozrnnější frakce. Zásoby jsou
zde vázány na údolní nivu, surovina je vhodná na stavby vozovek a jako maltařské písky. Významnou oblastí štěrkopísků pro jižní Moravu je střední a dolní tok řeky Dyje a jejích přítoků, zejména v Dyjskosvrateckém úvalu a v okolí Brna (Svitava, Svratka).
V povodí Odry mají význam zejména štěrkopísky středního toku Opavy až po její soutok s Odrou.
Menší význam mají glacigenní ložiska v severních Čechách (Frýdlantsko), na Ostravsku a Opavsku. Zejména na maltařské účely jsou používány eolické písky Polabí a jižní Moravy. Pouze místní význam mají proluviální severních Čech, Ostravska, Olomoucka aj. Poněkud hojněji jsou
sedimenty využívány
faciálně proměnlivé terciérní písky např. na Chebsku, v oblasti severočeských pánví či na Plzeňsku a zvláště na Moravě (např. Prostějovsko, Opavsko). Pro stavební účely jsou využívány také a moravské křídy a písky z plavíren kaolinů.
zvětralé pískovce české
Obr. 3 Geografická pozice ložisek těženého kameniva v ČR (Starý et al. 2006).
Technologie těžby a výroby kameniva
Technologie těžby a výroby kameniva je konkrétního kameniva.
přímo závislá na původu
drcené kamenivo
Horniny pro výrobu drceného kameniva se těží povrchovým způsobem v kamenolomech. Hornina je od lomové stěny oddělována pomocí odstřelů (obr. 4). Při trhací práci není nutno, na rozdíl od těžby přírodního dekoračního kamene, brát ohled na neporušenost horniny, proto se používají brizantní trhaviny. V současné době se nejčastěji používají clonové odstřely, kdy je
vrtnou soupravou (obr. 5) vyvrtána linie vrtů jak v hlavě stěny (tzv. záhlavní vrty), tak při patě etáže (tzv. patní vrty) a vrty jsou následně nabity trhavinou (obr. 6). Velké kusy horniny, které by nebylo možno následně upravit drcením, jsou zmenšovány buď sekundární trhací prací nebo dnes častěji pomocí hydraulických kladiv. Hornina z rozvalu je poté nakladači (např. čelními lopatovými nakladači nebo rypadly – obr. 7) naložena na přepravní prostředek a dopravena k primárnímu drtiči technologické linky. Jako přepravních prostředků se nejčastěji používá nákladních automobilů, tzv. demprů s kapacitou korby až 40 – 60 tun (obr. 7).
Obr. 4 Clonový odstřel v kamenolomu Bohučovice. Foto M. Vavro, 2006.
Kamenolomy ČR s.r.o., kamenolom Bohučovice. Foto M. Vavro, 2006.
Obr. 7 Nakládka rozvalu - pásové rypadlo a dempr. Kamenolomy ČR s.r.o., kamenolom Bohučovice. Foto M. Vavro, 2006.
Následující technologickou operací výroby drceného
kameniva je vlastní drcení. Drcení přírodních hornin probíhá zpravidla ve více stupních. Konkrétní podoba a počet stupňů drcení vychází z charakteru a vlastností zdrobňované suroviny a z požadavků na vlastnosti výsledného kamenivo. Při vícestupňovém drcení jsou jednotlivé stupně osazeny následujícími typy drtičů:
- první stupeň drcení – zpravidla čelisťové drtiče (obr. 8.),
- vyšší stupně drcení (druhý, třetí) – zpravidla kuželové (obr. 9.), kladivové nebo odrazové (obr. 10) drtiče.
Čelisťové drtiče se používají pro hrubé a střední drcení tvrdých a houževnatých surovin. Materiál je drcen tlakem, zčásti též lámáním nebo roztíráním v prostoru mezi pevnou a pohyblivou čelistí drtiče, a to v průběhu pohybu pohyblivé čelisti proti čelisti pevné. V době, kdy se čelisti od sebe vzdalují, postupuje drcená hornina dolů k výpustné štěrbině. Šířka výpustné
štěrbiny se může v určitém rozsahu měnit, což umožňuje získávat produkt požadované zrnitosti. Čelisťové drtiče bývají doplněny odhliňovacími třídiči (obr. 11), které před primárním drcením odstraňují jemnou frakci z materiálu, čímž se dosahuje odlehčení vlastního drtiče.
Kuželové drtiče se používají pro hrubé, střední i jemné drcení velmi pevných a obtížně drtitelných hornin. V kuželových drtičích je materiál zdrobňován mezi otáčejícím se drtícím kuželem a nepohyblivým drtícím pláštěm.
Kladivové a odrazové drtiče drtí materiál prudkými údery kladiv nebo drtících lišt a nárazy rychle se pohybujících zrn na nepohyblivé pancéřové desky. Na rozdíl od čelisťových a kuželových drtičů, ve kterých je průběh rozpadu zdrobňovaných zrn určen jejich polohou v drtícím prostoru, drtí se v úderových drtičích zrna v místech štěpných ploch, různých trhlin a puklin.
své nejmenší soudržnosti, tj. podél
Obr. 8 Řez jednovzpěrným čelisťovým drtičem. Se svolením společnosti PSP Engineering, a.s.
Obr. 9 Řez kuželovým drtičem. Se svolením společnosti PSP Engineering, a.s.
Obr. 12 Celkový pohled na technologickou linku drcení a třídění kameniva – primární čelisťový drtič, pásový dopravník a třídírna s dalšími stupni drcení. Kamenolomy ČR s.r.o., kamenolom Bohučovice. Foto M. Vavro, 2006.
Obr. 13 Panoramatický pohled na třídírnu drceného kameniva v kamenolomu Bohučovice. Se svolením společnosti KOOL Trading, s.r.o.
těžené kamenivo
Technologie těžby a úpravy těženého kameniva je závislá na tom, zda-li se ložisko štěrkopísků nachází pod vodní hladinou (tzv. těžba z vody) nebo
nad vodní hladinou, tj. na zemském povrchu (tzv. suchá těžba). Pro těžbu z vody se používá plovoucích strojů - drapákových, korečkových
(obr. 14) nebo sacích bagrů. Vytěžený materiál je následně dopraven lodí, pásovými dopravníky nebo potrubím na břeh vodní plochy. Zde je např. korečkovým elevátorem surovina dopravována na technologickou linku, kde se upravuje drcením a tříděním. Expedice materiálu je prováděna zpravidla kolovými nakladači.
Obr. 14. Plovoucí korečkový elevátor - těžba štěrkopísku, Suchdol nad Lužnicí. Foto J. Jirásek, 2004.
Je-li ložisko štěrkopísku nad hladinou vody, může se těžit přímo ze stěny bagrem nebo nakladačem. Vytěžený materiál je dopraven nákladními automobily na úpravárenskou linku (obr. jednotlivé vyráběné frakce kameniva.
15), kde dochází k roztřídění na
Obr. 15. Třídící linka pro výrobu těženého kameniva mokrým způsobem. Tekaz s.r.o., pískovna Dřenice u Chebu. Foto J. Jirásek, 2007.
umělé kamenivo
Základním typem hutného umělého kameniva je vysokopecní struska.
Struska vzniká jako odpadní produkt v metalurgii železa. Žhavotekutá struska je od vysokých pecí dopravena speciálními železničními vozy (tzv. kolibami – obr. 16) na odval, kde je za současného ochlazování vodou vylita. Rychlým ochlazením vodou (obr. 17) vzniká granulovaná vysokopecní struska, tj. latentně hydraulické pojivo s vysokým obsahem amorfního SiO2, které se dále využívá ve stavebnictví jako příměs do cementů nebo betonů. Zbytky již částečně zatuhlé strusky, které zbyly v kolibách se po pomalém ochlazení následně drtí a třídí na struskové kamenivo (obr. 18).
Obr. 16 Vylévání žhavotekuté strusky z kolib. ArcelorMittal Ostrava, a.s. Foto M. Vavro, 2006.
Obr. 17. Rychlé chlazení tekuté strusky vodou – výroba granulované vysokopecní strusky. ArcelorMittal Ostrava, a.s. Foto M. Vavro, 2006.
Obr. 18. Třídění struskového kameniva na jednotlivé frakce.
Hlavním představitelem pórovitého umělého kameniva je Liapor (dříve
Keramzit). Liapor se vyrábí tepelnou expandací tzv. cyprisových jílů. Cyprisové jíly jsou terciérní (neogenní) jíly, které tvoří nadloží uhlonosných souvrství zejména v sokolovské skořepatce rodu Cypris skládku (haldu – obr.
pánvi. Své označení dostaly podle vůdčí fosilie – angusta. Jíly jsou dopraveny železniční přepravou na 19), odkud putují na tzv. hrubou úpravu. Hrubou
úpravou je myšleno drcení a mletí, tj. drcení na kladivovém drtiči, zjemňování na kolovém a válcovém mlýně a homogenizace na dvouhřídlové míchačce.Po hrubé úpravě, kdy má surovina asi 20 % vody, následuje odležení v odležárně (obr. 20). Posledním úpravárenským článkem je tzv. jemná úprava. Zde dochází, pomocí granulačních talířů a vakuových šnekových lisů s protlačovadlem k tvorbě granulí, které jsou následně vypalovány v rotační
oC peci (obr. 21). K expandaci dochází při teplotě zhruba 1100 (obr. 22), kdy vznikají lehké keramické kuličky – perly. Vypálené granule jsou následně tříděny tab. 2.
na jednotlivé frakce. Základní fyzikální vlastnosti Liaporu prezentuje
Obr. 19 Venkovní halda cyprisových jílů. LIAS Vintířov, LSM, k.s. Foto M. Vavro, 2007.
Tab. 2 Základní fyzikálně-mechanické vlastnosti jednotlivých frakcí kameniva Liapor (Svoboda et al. 2004).
Použitá a doporučená literatura
Adámek, J. et al.: Stavební materiály. Brno: skripta FAST VUT v Brně, Akademické nakladatelství CERM, 1997. 205 s.
ČSN EN 12620 (2003) Kamenivo do betonu.
Chlupáč, I. et al.: Geologická minulost České republiky. Praha: Academia, 2002. 436 s.
Kužvart, M. et al.: Ložiska nerudních surovin ČSR. Praha: Univerzita Karlova, 1983. 521 s.
Starý, J. et al.: Surovinové zdroje České republiky. Nerostné suroviny (stav 2005). Praha: Ministerstvo životního prostředí, 2006. 302 s.
Svoboda, L. et al.: Stavební hmoty. Bratislava: Jaga, 2004. 471 s.
Vybrané internetové odkazy
těžební a zpracovatelské firmy (jsou uvedeni pouze největší a nejvýznamnější těžaři a výrobci přírodního, umělého a recyklovaného kameniva, ostatní je možno nalézt na adrese www.betonserver.cz) COLAS CZ, a.s. www.colas.cz
