PergolySložení a vlastnosti hornin a štěrku v kolejích
Horniny jsou základním stavebním materiálem Země a jejich vlastnosti jsou klíčové pro mnoho inženýrských aplikací, zejména ve stavebnictví a geotechnice. Geotechnická klasifikace hornin vychází z fyzikálně-mechanických vlastností hornin při zahrnutí charakteristik veškerých diskontinuit. Horninové prostředí je nehomogenní a anizotropní. Z geotechnického hlediska se hornina jeví jako pružně plastická hmota. Její materiálové konstanty jsou proměnlivé v závislosti na stavu napjatosti.
Charakteristiky hornin
Charakteristiky hornin indikují jejich složení, příměsi nebo případné druhotné přeměny. Klasifikace hornin může být založena na různých aspektech. Masív charakterizujeme řadou litologických jednotek oddělených plochami diskontinuity. Inženýrskogeologický typ je model fyzikálněmechanického stejnorodého prostředí, pro který můžeme stanovit statistické hodnoty, použitelné přímo ve výpočtech. Kromě již zmíněných štěrkovitých, písčitých a jemnozrnných půd je známa tzv. skupina zvláštních zemin.
Typy hornin podle vzniku
Horniny lze rozdělit na:
- Magmatické (vyvřelé): Tyto horniny vznikají tuhnutím magmatu. Příkladem je žula, andezit nebo čedič.
- Sedimentární (usazené): Vznikají usazováním a zpevňováním sedimentů. Patří sem vápenec, travertin a jílová břidlice.
- Metamorfované (přeměněné): Tyto horniny vznikají přeměnou již existujících hornin vlivem tepla, tlaku nebo chemických procesů. Příkladem je mramor nebo kvarcit.
Mineralogické složení a struktura
Mineralogické složení horniny je důležitým faktorem. Například žula je krom živců složena z křemene (mléčná barva) a slíd (černá barva). U magmatických hornin je stupeň krystalizace minerálních zrn. Kriteria se vymezují struktury krystalické, polokrystalické a sklovité. U metamorfovaných hornin se rozlišují struktury lepidoblastické, nematoblastické apod. Důležitá je také orientace zrn a břidličnatost. Barva horniny indikuje složení horniny, příměsi nebo případné druhotné přeměny.
Geotechnické vlastnosti hornin
Mechanické vlastnosti skalních hornin vyjadřují mechanický projev horninového materiálu nebo masivu utvářeného jeho napjatostí a přetvárností. Nejobtížnějším problémem při stanovování pevnosti skalních hornin je souvislost mezi vlastnostmi úlomků horniny a pevností horniny jako celku při různých způsobech namáhání.
Čtěte také: dodavatelé štěrku Zábřeh
Pevnost a únosnost
V inženýrskogeologickém hodnocení vlastností hornin je stupeň pevnosti klíčový. Stanovuje se laboratorními zkouškami pevnosti v prostém tlaku nebo terénními zkouškami. Pevnost horniny ve smyku je určující, neboť horninová tělesa se ponejvíce porušují smykem. Pevnost v tlaku je zhruba 30x vyšší než pevnost v tahu a přibližně 10x vyšší než pevnost ve smyku. To znamená, že působením poměrně nepatrných napětí vznikají v horninách tahové trhliny. U skalních a poloskalních hornin jsou pro technickou praxi nejdůležitější vysoká pevnost a únosnost (mezní odpor horniny vůči jejímu vytlačení zpod základů).
Porušenost a zvětrávání
Porušenost se hodnotí hustotou diskontinuit. Diskontinuity způsobují, že celistvost horniny je narušena, například gravitační pukliny, pukliny vzniklé zvětráváním apod. Rozpad horninového masivu na bloky a úlomky se označuje jako blokovitost, která může být hranolovitá, sloupcovitá, kulovitá nebo nepravidelná. Zvětrávání podstatně ovlivňuje vlastnosti masivu. Odolnost proti změnám teploty (zvláště namrzání), vlhkosti, chemismu prostředí aj. je také důležitá. Stav horniny masivu je ovlivněn mírou zvodnění.
Stupeň rozpadu horniny
Tabulka níže popisuje stupně rozpadu horniny z hlediska chemického a mechanického zvětrávání.
| Stav horniny masivu | Stupeň rozpadu chemického | Stupeň rozpadu mechanického |
|---|---|---|
| Zdravá | Bez přeměny minerálů | Slabé rozvolnění po puklinách |
| Navětralá | Zvětrávání minerálů podél puklin a vyplnění zvětralinou | Oslabení strukturní soudržnosti, vznik puklin |
Další vlastnosti
Důležité jsou také pórovitost, hustota, otluk, obrusnost, leštitelnost a u zemin ulehlost (poměr objemu pórů k celkovému objemu zeminy). Horniny mají navíc diskontinuity, které jsou tvořeny rovnoběžně orientovanými plochami.
Charakteristiky zemin
Inženýrskogeologické členění půd podle ČSN 73 1001 je totožné se základním inženýrskogeologickým členěním. Charakteristiky zemin jsou klíčové pro jejich použití ve stavebnictví.
Čtěte také: Moderní betonová stěrka
Zrnitost a plasticita
U zemin je zrnitostní složení zásadní. Zeminy jsou složeny z částic pouze úzké frakce zrnitosti nebo jsou smíšené, tj. obsahují hlavní a druhotnou frakci. Zemin s podílem frakce menším než 0,063 mm nad 15% vykazuje plasticitu. Plasticita se určuje podle chování při třesení, při stanovení dilatance. Při třesení se na povrchu vzorku objeví voda, jakmile se vzorek stlačí mezi prsty. Rychlost, za kterou se voda objeví a po stisknutí dlaně zase zmizí, je důležitá. V případě jílu nemá třesení a stlačení na stav vzorku vliv. Mez plasticity se stanovuje. Zeminy mohou mít nízkou nebo vysokou plasticitu. Hrubě zpracované písky a prach mají velmi nízkou plasticitu. Vzorek je sice soudržný, avšak válečky o průměru 3 mm nelze vyválet.
Obsah uhličitanů a organických látek
Přítomnost uhličitanů se zjišťuje zkouškou kyselinou chlorovodíkovou (v poměru 3:1 nebo 10%). Pokud po pokapání kyselinou nedojde k šumění, uhličitany neobsahuje (0). Pokud je reakce na kyselinu silná a neslábne, zemina se označí jako silně vápnitá (++). Některé zeminy mají typický bahnitý zápach, což je způsobeno přítomností zetlelých organických složek zeminy. Písčité zeminy, jejichž obsah organických látek je zvýšený, mají nízkou objemovou hmotnost a typickým zápachem. Propustnost u těchto zemin je nízká, protože částice těchto zemin obsahují dutinky.
Zvláštní zeminy
Mezi zvláštní zeminy patří například spraše nebo zeminy obsahující nestálé soli, jejichž vlastnosti mohou být velmi nepříznivé. U těchto materiálů může vznikat problém s ulehlostí materiálu.
Kamenivo a jeho použití
Přírodní zrnitý anorganický materiál se označuje jako kamenivo. Lze jej rozdělit na stavební kámen a dekorační kámen. Štěrk se spolu s pískem těží, pere se (zbavuje se částeček jílu), zrna štěrku a písku se třídí podle velikosti.
Stavební kámen
Stavební kámen se získává z magmatických, sedimentárních i metamorfovaných hornin. Používá se přímo jako neupravený, případně se dále drtí na drcené kamenivo. Tvar částic (zejména u velikosti štěrku a větší) se posuzuje. Drcené kamenivo se získává technologickou úpravou materiálu podle frakcí. Kamenivo musí splňovat určitá kriteria, například vhodně zaoblený tvar a plynulou křivku zrnitosti. Je důležitá i odolnost proti změnám teploty (zvláště namrzání) a vlhkosti. Kamenivo získává během provozu opakovaně drsnost. Kamenivo se využívá při výstavbě pozemních, silničních, železničních i vodohospodářských staveb. Důležitá je dostupnost vhodného materiálu v trase budoucího díla. Z drceného kameniva se vytváří ochranná vrstva určená do podkladových vrstev vozovky, železniční svršky a železniční betonové podvaly.
Čtěte také: Jak na voděodolný beton s epoxidem
Dekorační kámen
Dekorační kámen se používá tam, kde se kromě kvalitativních zohledňují i estetická kriteria. Využívá se například pro obklady, dlažby nebo sochy, reliéfy, hlavice na zábradlí.
Rozpojitelnost hornin
Při zemních pracích spojených s přemisťováním hornin je klíčová jejich rozpojitelnost. Rozpojitelnost hornin je ovlivněna nespojitosti, tektonickým porušením a stupněm zvětrání. Její posuzování je komplexní. Geotechnický průzkum posuzuje rozpojitelnost podle ČSN 73 3050 - Zemní práce. Rozpojitelnost se mění například s mírou zvodnění.
Třídy rozpojitelnosti
Následující tabulka ukazuje příklady tříd rozpojitelnosti hornin.
| Třída rozpojitelnosti | Příklad |
|---|---|
| 17 | Středně a hrubozrnný štěrk, popř. měkké a tuhé zeminy, IC = 0,0-0,1, IP ≥ 17; s podílem zrn do 20 mm, se zrny nad 20 mm v objemu do 10% |
| 18 | S podílem zrn 50-100 mm nad 10% objemu, se zrny nad 100 mm do 10%; např. se zrny nad 20 mm nad 10% objemu a se zrny nad 50 mm do 10% objemu |
| 19 | S podílem zrn 100-250 mm do 50%, se zrny nad 250 mm do 10% objemu; popř. v objemu 10-50% |
| 20 | Horniny pevné, zdravé, ve vrstvách do 15 cm; např. s hustotou diskontinuit větší než 25 cm |
Specifické horniny a jejich charakteristiky
Různé horniny mají specifické vlastnosti, které je předurčují pro konkrétní použití.
Vápenec
Vápenec je cementační sedimentární (usazená) hornina, která vznikla ve slanovodním prostředí. Je to neklastický zpevněný sediment tvořený minerálem kalcitem. Vápence je možné rozdělit i podle jejich vzniku na chemogenní, organogenní a detritické. Vápenec může mít světlou až zlatavou barvu a může obsahovat schránky zkamenělin.
Žula
Žula je hlubinná (magmatická) vyvřelá hornina. Má zpravidla bílou či světle šedou barvu, ale může být i narůžovělá, červená, zelenavá či tmavě šedá v závislosti na obsahu živců. Je to trvalý a krásný kámen, spojený se stavbami.
Mramor
Mramor neboli krystalický vápenec je metamorfovaná (přeměněná) hornina, původně z karbonátových sedimentárních hornin. Barva mramorů je bílá, světle šedá a v závislosti na povaze jemného pigmentu načervenalá, zelenavá, tmavě šedá až černá. Mramor je krásný a pevný materiál, vhodný k použití jako obkladový či dlažební kámen a pro výrobu soch či fontán.
Travertin
Travertin je sedimentární (usazená) chemická hornina vznikající na pevnině, tvořená kalcitem, ojediněle fosiliemi. Vzniká ve sladkovodním prostředí. Travertin je značně pórovitý a má unikátní kresbu. Je oblíbený jako dlažba ve vstupních halách nebo do koupelen či kuchyní, protože se snadno čistí.
Břidlice
Břidlice je sedimentární klastickou (usazenou) horninou, částečně metamorfovanou ze sedimentárních hornin. Jílovitá břidlice patří mezi pelity (velikost zrn pod 0,004 mm). Barva horniny je obvykle tmavě šedá až černošedá. Jílovou břidlici nelze rozplavit ve vodě - je tudíž zcela nenasákavá, a proto se používá i na střešní krytiny, obklady či dlažby.
Kvarcit (křemenec)
Kvarcit neboli křemenec je metamorfovaná (přeměněná) regionální hornina, vznikající metamorfózou jiných sedimentárních hornin. Díky svému složení je to velmi odolná hornina, výborně se hodí pro venkovní obklady a dlažby.
Čedič (bazalt)
Čedič neboli bazalt je výlevná vyvřelá hornina. Bazalty jsou tmavě šedé až černé horniny, místy s hnědým nebo červeným odstínem. Jedná se o horninu bez křemene, případně s obsahem křemene do 5 %. Je charakteristická jemnozrnnou stavbou. Hrubě opracovaný bazalt zdůrazňuje krásnou strukturu přírodního kamene a dokáže tak vytvořit velmi přirozenou součást zahrady či domu.
Andezit
Andezit je výlevná vyvřelá (magmatická) hornina. Může být světle až tmavě šedá, místy se zeleným nádechem, někdy i tmavě hnědá až černá. Jedná se o horninu bez křemene nebo s jejím obsahem do 20%. Andezit je odolný přírodní kámen, vhodný jako obkladový a dlažební materiál, jak ve vnitřním, tak ve venkovním prostředí.
Zkamenělé dřevo
Jedná se o zkameněliny suchozemských rostlin a stromů. Zkamenělé dřevo vzniklo mineralizací původního organického materiálu. Tento proces petrifikace probíhá pod zemí, kde je dřevo uloženo pod sedimenty, které ho chrání před přístupem kyslíku. Minerální vody proudící přes sedimenty ukládají v rostlinných buňkách minerály, a tak postupně vzniká zkamenělá kopie původního dřeva. Až jsou všechny organické materiály původního dřeva přeměněny na minerály, nejčastěji křemičitany, vznikají zkamenělá (zkřemenělá) dřeva, tzv. Pouštní růže obsahují minerál sádrovec a baryt - má sedimentární původ, vzniká vysrážením z mořské vody v mělkých zálivech. Nacházejí se přímo v pouštním písku např. Sahary, kde vznikají a rostou díky střídání denního tepla a nočního chladu.
tags: #horniny #sterku #koleji #složení #a #vlastnosti
