Metode ispitivanja građevinskog tehnickog kamena

Uvod

Pojam “građevinski kamen” je krajnje neodređen iz razloga sto je veoma teško definisati oji se materijali mogu smatrati građevinskim a koji se materijali,izmeđ ostalog primijenjuju i u građevinarstvu. Građevinskim kamenom se smatra svaki kamen koji se može koristiti u građevinarstvu.
Kamen nastaje drobljenjem (sitnjenjem) stijena. Do prirodnog nastanka kamena obično dolazi dejstvom erozije, usljed uticaja: kiše, vjetra, mraza, plime, oseke, zemljotresa, poplava i drugih meteoroloških pojava.
Vještačkim putem se kamen dobija sječenjem stijena testerama, sitnjenjem pomoću eksploziva, drobljenjem ili mljevenjem, cijepanjem i na druge načine.
Kamen je važan i skoro nezamjenljiv materijal u građevinarstvu, kako u niskogradnji, tako i u visokogradnji. Jedan je od najstarijih građevinskih materijala jer je bio lako dostupan u prirodi u davno doba, te su ga rani ljudi mogli koristiti za razne potrebe.
Kamen se u građevinarstvu najčešće prije upotrebe obrađuje: lomi, siječe, polira itd. Za nasipanje puteva i izradu podloge za temelje i podove se obično koristi prirodni šljunak ili tucanik. Najčešće korišćene vrste građevinskog kamena su: granit, mermer, gnajs, andezit, breča, dolomit, pješčar, krečnjak i travertin.
1. Mehanička svojstva kamena

U osnovna mehanička svojstva kamena ubrajaju se:
• čvrstoća na pritisak,
• elastična svojstva (modul elastičnosti),
• čvrstoća na savijanje,
• čvrstoća na smicanje i zatezanje,
• dinamička čvrstoća.

Čvrstoća na pritisak

Čvrstoća kamena na pritisak predstavlja jednu od njegovih najvažnijih mehaničkih svojstava, posebno kada se radi o kamenu koji se upotrebljava za izradu konstruktzivnih elemenata odnosno cijelih konstrukcija (zidova, lukove, svodove, mostove, itd.)

Pod čvrstoćom kamena u mehaničkom smislu definiše se njegovaq sposobnost da se suprostavi djelovanju spoljnih sila koje teže da izazovu razaranje kamena, odnosno njegovu destrukcija.

Najvažniji faktor koji određuje ponađanje jednog kamena izloženog silama pritiska, određen je njegovom unutrašnjom građom koja definiše njegovu čvrstoću na pritisak. Pri ovome se pod unutrašnjom građom podrazumjevaju minerali od kojih je jedan kamen izgrađen, njihov sklop (struktura i tekstura) kao i kod nekih stijena vezujuća (cementna) supstanca koja minerale povezuje u jedinstvenim sistem – kamenu masu.

Govoreći uopšteno može se reći da je čvrstoća kamenih materijala definisana silama međusobne kohezije između mineralnih čestica bilo da one potiču od minerala od kojih je jedan kamen izgrađen bilo od minerala iz vezivnog materijala. Na osnovu ovoga, proizilazi da će kamen, čiji su osnovni mineralni cementovani silicijskim vezivom imati daleko veće čvrstoće od kamena čiji su minerali vezani glinovitim vezivom, manja je od čvrstoće samih zrna zbog čega površine odvajanja kod neke vezane stijene prolaze kroz zone koju formiraju vezivne komponente. Prema tome može se zaključiti da su čvrstoće, na primjer vezanihklastičnih stijena, definisane čvrstoćom “cementa” a ne čvrstoćama zrna klasične frakcije. Tako na primjer u slučaju jedne klasične stijene kod koje osnovni mineral (kvarc) ima čvrstoću od 500 MN/n2 (=5000 Mpa), čvrstoća glinovitnog veziva iznosi svega 20MN/m2.

Na vrijednosti čvrstoće na pritisak jednog kamena od presudnog je značaja njegova pozornost; pri čemu se sa povećanjem poroznosti smanjuju čvrstoće kamena. Čvrstoće kamena se takođe smanjuju sa povećanjem zrna minerala od kojih je taj kamen izgrađen.

Osim navedenih faktora koji utiču na čvrstoću kamena na pritisak, ne manji uticaj imaju spoljni faktori kao što je voda, koja svojim prisustvom u kamenu dovodi do njegovog razmekšavanja a što se manifestuje smanjenjem čvrstoće jedne stijene na pritisak. Stoga se osnovna sirovina (stijenska masa) obavezno ispituje na pritisak u suhom i vodozasićenom stanju (JUSB.B8.012). Ukoliko je koeficijent koji izražava odnos čvrstoće na pritisak u vodozasićenom odnosno suvom stanju niži od 0,75 kamen se smatra nepostojanim na dejstvo vode.

Čvrstoće na pritisak stijena, koje se kreću u vrlo širokim granicama, ne zavise od njihove geneze (načina nastanka) a što se dokazuje primjerom krečnjaka i pješčara koji mogu biti i vrlo niskih i vrlo visokih čvrstoća.

Na kraju treba ukazati na fenomen uticaja uslova pod kojima se opitna epruveta jednog kamena ispituje. Naime pri analizi vrijednosti dobijene ispitivanjem čvrstoće na pritisak jednog kamena mora se imati na umu da dobijeni rezultati imaju relativnu vrijednost jer zavise od :
• dimenzija i oblika opitnih epruveta,
• stepena obrade opitnih epruveta,
• načina opterećenja epruveta,
• vrste uređaja (prese) sa kojim je vršeno ispitivanje.

Mada su svi navedeni parametri definisani strogo određenim metodologijama ispitivanja, koje su propisane standardima, o ovoj činjenici treba voditi računa naročito pri analizi rezultata ispitivanja vršenim u nekim drugim zemljama saglasno njihovim standardima odnosno metodama ispitivanja.

Bez obzira na iznijete dileme koje se odnose na ispitivanje čvrstoće (kamena) na pritisak iz literature je poznato više kategorizacija stijena prema čvrstoćama na pritisak od kojih je jedna data u tabeli 2.27