1. PORIJEKLO MATERIJALA

Materijali su tvari koje se koriste za proizvodnju različitih proizvoda. Da bi se materijali mogli

koristiti u procesu proizvodnje potrebno ih je obraditi ili preraditi. Tehnologija je nauka koja se

bavi izučavanjem materijala i načinom njihove obradom.

Razlikujem nekoliko vrsta tehnologija:

1. Tehnologija materijala se bavi izučavanjem porijekla materijala, njegovim svojstvima

i građom, kao i greške koje mogu da utječu na svojstva materijala (fizička, hemijska,

fizičko - hemijska I mehanička svojstva). Tehnologija materijala omogućuje prozvođaču

da odabere najpogodniji materijal potreban za izradu određenog proizvoda.

2. Tehnologija obrade izučava postupke koji su potrebni za obradu materijala, kao i alate

i strojeve kojima se material obrađuje i prerađuje. Treba odabrati postupak koji će

omogućiti obradu materijala sa što manje odpadaka, utroška energije i vremena.

Tehnološkom obradom materijala se mijenja samo oblik materijala, ali ne i njegova

struktura i svojstva.

3. Tehnologija prerade predstavlja načine mehaničke ili hemijske prerade materijala.

Za razliku od tehnološke obrade materijala, kod tehnološke prerade materijala mijenja se

oblik i svojstva sirovine. Dakle, dobije se potpuno novi materijali, koji mogu biti u

obliku poluproizvoda ili gotovog proizvoda. Tehnološkom preradom drveta se dobije niz

proizvoda, npr.: papir, celuloza, formaldehid, aceton i sl. Materijali koji se mogu

upotrebljavati za proizvodnju bez predhodne obrade ili prerade nazivamo

sirovinama (finalna proizvodnja), a materijale koje je potrebno obraditi ili preraditi

poluproizvodima (primarna proizvodnja).

Obrada i prerada materijala može se vršiti mehanički (mehanička tehnologija) i hemijski

(kemijska tehnologija).

1

Vrlo je važno poznavati svojstva materijala, te načine njegove obrade i prerade, jer samo na taj

način se može proizvesti upotrebljiv proizvod visokog kvaliteta (da ima vrijednost

upotrebe, da pruža sigurnost u upotrebi, da je trajan, da ima visoke estetske kvalitete i da ima

pristupačnu cijenu).

2. KAMEN

Kamen je tradicionalni građevinski materijal koji ima široku primjenu u izgradnji. Najčešće se

primjenjuje za zidanje, oblaganje zidova, popločavanje, izradu gornjih slojeva kolovoza i sl.,

u vidu većih ili manjih komada različitog stepena obrade. Kada se kamen nalazi u obliku

usitnjenoga materijala rastresite strukture agregata (granula), primjenjuje se za izradu

konstrukcija na putevima, aerodromima, za razne vrste nasipanja, kao agregat za spravljenje

betona i sl.

Kamenu je duboko utkan u sve tradicijske i prirodne vrijednosti graditeljstva i umjetnosti, budući da je u

prošlosti graditeljstvo bilo isključivo vezano uz prirodne materijale. U prošlosti se kamen koristio za

proizvodnju oružja, alata, nakita, te za izgradnju stanova i grobnica.

2

2.1. Postupci i analiza koje je potrebno provesti pri odabiru kamena za određene namjene

Vrlo često prilikom odabira arhitektonskog kamena projektanti uglavnom daju najviše pozornosti

estetskim kriterijima, dok ostale važne čimbenike često zanemaruju. Važnost svakog faktora u

ukupnoj procjeni pogodnosti nekog materijala zavisi o specifičnim projektnim zahtjevima, ali

niti jedan čimbenik ne bi smio biti zanemaren, jer to može dovesti do ozbiljnih problema kako u

fazi izvođenja projekta, tako i kasnije, pri korištenju objekta.

Shema 1.: Postupci i analiza koje je potrebno provesti pri odabiru kamena za izgradnju određene

konstrukcije

3

Za uspješan odabir postupaka i analiza neophodan je multidisciplinaran pristup, kako bi se na

pravilan način procjenio i uvažio utjecaj pojedinih čimbenika.

Arhitektonsko ‐ građevni kamen spade u grupu nemetalnih mineralnih sirovina. Koristi se u

obliku blokova koji se čijim se piljenjem i daljnjom obradom proizvode kameni elementi ili

ploče i primjenjuje se u građevinstvu kao zidani element, za unutarnja i vanjska oblaganja,

također se primjenjuje u kiparstvu i arhitekturi (spomen obilježja, izrada fontana, parkova i sl.),

promjenjuje se za izgradnju kamenih fasada, zidova, kamenih krovova i sl.

Arhitektonsko ‐ građevni kamen osim kakvoće u pogledu fizičko ‐ mehaničkih svojstava i

mineralnog sastava, treba imati i dekorativnu vrijednost.

Razvojem tehnologije i modernih pogona, otvara se mogućnost dizajna i oblikovanja

najsloženijih ploha kamena i oblikovanje dimenzija, jer obrada kamena se odvija

automatiziranim i kompjutorski upravljanim strojevima.

U tabeli 2.1. prikazanan je promjena structure svjetske potrošnje kamenih proizvoda

4

Iz tabe se uočava znatno smanjenje udjela primjene kamena vanjska vertikalna oblaganja, ted a

se ujedno povećava udio unutarnja vertikalna oblaganja, kao i primjena kamena za gradnju

stepeništa i specijalnih klesarskih radnji.

2.2. TEKSTURA I STRUKTURA KAMENA

Tekstura kamena podrazumijeva međusobne odnose sastojaka u kamenu, te njihov prostorni

raspored i orijentaciju.

Glavne teksture kamena su:

• homogena tekstura (svi su sastojci ravnomjerno raspoređeni u kamenu, bez bilo kakve

naglašene prostorne orijentacije). Takvu teksturu posjeduje kamen eruptivnog postanka, kamen

sedimentnog postanka i neke vrste kamena metamorfnog postanka.

Slika 2.2.1.: Homogena tekstura i granularna ili zrnasta struktura karakteristične za eruptivne

stijene

Prva slika je karakteristična za granit (sadrži alotriomorfne kristale kvarca (bijelo), K‐feldspata

(mrežasto), kiselih plagioklasa (sivo) i tinjaca (isprutano). Druga slika je gabro (sadrži

hipidiomorfne i alotriomorfne kristale Ca‐plagioklasa (isprutano) i alotriomorfna zrna piroksena

(tačkasto).

5

Slika 2.2.2.: Homogena tekstura - intersertalna (a) i porfirska (b) struktura.

Prva je karakteristična za eruptivne hipoabisalne (dijabaz), a druga za vulkanske stijene (riolit).

• fluidalna tekstura (mineralni sastojci osnovne mase su poredani paralelno do subparalelno

i ukazuju na tok lave). Javlja se kod efuzivnih stijena.

• slojevita tekstura – javlja se kod sedimentnih stijena, a slojevitost se izražava nizanjem

međuslojnih ploha koje mogu predstavljati prirodne diskontinuitete u slučaju kada se duž njih

kamen lako cijepa, finim lameliranjem, promjenama veličine sastojak, paralelnim

i subparalelnim redanjem pločastih i listićavih sastojaka, promjenom boje i sl.

• škriljava tekstura, s izraženom foliacijom, javlja se kod metamorfnih stijena u vidu paralelnih

do subparalelnih raspoređenih pločastih i listićavih mineral. Kada stijena sadrži prizmatske i

stupićaste minerale javlja se s naglašenom lineacijom.

2.3. Fizička, hemijska i mehanička svojstva kamena

6

Pored esteskih osobenosti, važno je da kamen zadovoljava propisane kriterije za određena

fizička, hemijska i mehanička svojstva. Svojstva građevinskog kamena uglavnom odgovaraju

svojstvima stijenske mase od koje je taj kamen dobiven, pri čemu najznačajniji utjecaj na mnoge

karakteristike kamena ima mineraloški sastav stijene i uslovi njenog formiranja.

U tabeli 2.3.1. navedene su osobine koje kamen treba zadovoljiti zavisno od namjene.

Tabela 2.3.1.: Osobine koje treba kamen zadovoljiti o ovisnosti od njegove namjene

Tlačna čvrstoća arhitektonskoga kamena se kreće između 80 i 250 MPa. Kamen manje

čvrstoće može biti prikladan za zidanje ili oblaganje fasada ako su zadovoljeni ostali uvjeti. Kod

vanjskih oblaganja kamenom čvrstoće do 30 MPa, a minimalna debljini ploča ne smije biti

manja od 3 cm.

7

Tabela 2.3.2.: Metode ispitivanja tlačne čvrstoće prirodnoga kamena prema evropskoj normi

(HRN EN 1926:1999)

Čvrstoća na savijanje različitih vrsta arhitektonskog kamena se kreće u rasponu od 7‐20%

njihove tlačne čvrstoće, odnosno iznosi od 0,5 do 25 MPa. Čvrstoća savijanja je bitan pokazatelj

pri primjeni kamena kao konzolnog elementa, stube, podne ploče bez potpune podloge ili obloge

ventilirajućih fasada.

Otpornost na habanje predstavlja otpornost koju kamen pruža prema abraziji struganjem.

Izražava se kao prostorni gubitak mase, a izražava se I kao gubitak mase u mm (za arhitektonski

kamen).

Tabela 2.3.3. Metode ispitivanja prirodnog kamena – Određivanje otpornosti na struganje (EN

14157:2004)

Gustoća kamena predstavlja odnos mase čvrst faze prema njezinom volumenu.

8

Prostorna masa predstavlja odnos suhe čvrste faze (mase suhog uzorka) u odnosu na ukupni

uzorka kamena, uključujući šupljine i pore. Prostorna masa kamena koji se najčešće primjenjuje

u građevinstvu iznosi od 2,5 do 3,0 t/m3.

Tabela 2.3.4.: Metode ispitivanja prirodnoga kamena ‐ Određivanje gustoće i prostorne mase,

ukupne i otvorene poroznosti (HRN EN 1936:1999)

Upijanje vode podrazumijeva sposobnost kamena da pod određenim uslovima, u izravnom

dodiru s vodom, primi i u svojoj unutrašnjosti zadrži određenu količinu vode. Svako upijanje

vlage veće od 0.5% mase zahtjeva procjenu upotrebljivosti kamena, posebno kada se njime

oblažu podne površine i kada se primjenjuje u eksterijeru.

Mogućnost upotrebe određene vrste kamena obzirom na upijanja vode, s obzirom na otpornost

kamena na mraz, treba razmatrati zajedno sa njegovim drugim osobinama, ponajprije poroznosti

i šupljikavosti. Kamena koji je zasićen vodom može izazvati prekomjerna naprezanja koja

dovode do razaranja. Na taj način djelovanje niskih temperatura u uslovima kontinentalne klime

postaje jedan od najvažnijih činitelja razaranja kamena.

9

Utjecaj vanjskih uzročnika na kamen predstavljaju glavni razlog hemijskh promjena kamena.

Njihov utjecaj je višestruko izraženiji u urbanom i industrijskom okolišu. U sastav kamena ulaze

supstanice koje izložene djelovanju vanjskih utjecaja i oksidaciji dovode do razgradnje kamena,

što se manifestuje promjenom boje kod kamena koji sadrži primjerice željezne sulfide,

ili izbljeđivanja prilikom oksidacije organskog pigmenta. Sve hemijske promjene mijenjaju

izgled površine kamena degradirajući ga s estetskog gledišta. Sumpor dioksid predstavlja

najvažniji agresivni agens atmosphere. On fostosintetskim i drugim procesima prelazi u sumpor

trioksid i ugljični dioksid. Agresivo djelovanje na kamen mogu izazvati I supstanice koje se

koriste kao sredstvo za čišćenje (deterdženti).

Utjecajem toplinskih promjena na kamen

Kamen ima znatno manje vrijednosti koeficijenta toplinskog širenja u odnosu na beton

(α=140∙10‐7) ili čelik (α=120∙10‐7) što treba uvažiti pri projektiranju i gradnji. Kao i sva čvrsta

tijela, i kamen se skuplja odnosno širi promjenom temperature. U tabeli 2.3.5. je prikazan

toplinski koeficijent linearnog širenja pojedinih vrsta kamena.

Tabela 2.3.5.: Toplinski koeficijent linearnog širenja pojedinih vrsta kamena (EN 14581:2004)

Boja i površinska obrada kamena najvažniji je estetske činitelje pri izboru kamena. Boja

kamena zavisi od boji dominantnih minerala, udjelu prirodnih pigmenata, o prostornom

rasporedu mineral i sl. Kod kamena koji potječe od eruptivnih i metamorfnih stijena pigmenti su

redovito stabilni minerali (poput hematita), dok kod kamen koji potječe od sedimentnih stijena

može sadržavati i nestabilne sastojke (organogene, bituminozne supstancije i sl.).

10

Takav kamen se ne upotrebljava u eksterijeru, jer brzo dolazi do promjene boje kamena, odnosno

izbljeđivanja, te narušavanja njegovih estetskih vrijednosti.

U zavisnosti od uslova formiranja, stijene se dijele na tri osnovne genetske grupe:

1) magmatske stijene (eruptivne dubinske i površinske), koje su nastale tokom procesa

kristalizacije prirodnog silikatnog rastopa magme;

2) sedimentne stvorene na površini zemljine kore na bazi produkata raspada izvjesnih stijenskih

masa

3) metamorfne stijene dobivene kao proizvod prekristalizacije i prilagođavanja pojedinih stijena

izmijenjenim fizičko-hemijskim uslovima

11