Fizičke osobine kamena kao građevinskog materijala

Da bi se u građevinarstvu kamen pravilno i racionalno koristio potrebno je poznavati njegove fizičke, hemijske i mehaničke osobine. Prilikom projektovanja konstrukcija projektant kao ulazne podatke ima informacije o sredini u kojoj će se graditi: nadmorsku visinu, jačinu udara vjetra, količinu padavina, ljetnje i zimske temperature na lokaciji itd. Na osnovu ovih parametara i same namjene objekta on treba izabrati odgovarajuću vrstu kamena koja će biti postojana na datoj lokaciji. Da bi se pravilno odabrao kamen potrebno je poznavati njegove karakteristike. U nastavku navodimo neke od najvažnijih fizičkih karakteristika kamena kao građevinskog materijala.

Boja kamena

Minerali od kojih se sastoji kamen mogu biti bezbojni ali isto tako mogu biti i različitih boja pa tako boje kamena mogu biti raznorazne. Minerali mogu imati sopstvenu boju, a isto tako njihova boja može dolaziti od primjesa. Ukoliko boja kamena potiče od primjesa onda takav kamen može relativno brzo, usled dejstva spoljašnje sredine, promijeniti boju. Ukoliko je primjesa kamenu gvožđe onda on, u zavisnosti od oksidacije gvožđa, može imati crvenu, žutu, mrku ili crvenu boju. Organske materije u raspadanju čine kamen crnim ali je ova boja nepostojana. Voda, kiseonik, sunčeva svjetlost i toplota mogu vro lako promijeniti boju kamena ako je sastavljen od minerala nepostojanih boja ili ako sadrži primjese koje se pod ovim uticajima hemijski mijenjaju.

O postojanosti boje kamena se mora posebno voditi računa kada se kamen koristi za oblaganje fasade kada je boja od velikog značaja. Ukoliko se na primjer za oblaganje fasade koristi krečnjački kamen sa primjesom bitumena onda se pod uticajem sunca na površini kamena može pojaviti rastopljeni bitumen. Ispitivanje kamena u pogledu postojanosti boje se vrši na taj način što se prilikom petrografskog ispitivanja utvrđuje prisustvo nepostojanih minerala pod dejstvom atmosferilija, njihova vrsta, količina i razmještaj.

Tekstura kamena

Tekstura kamena je određena rasporedom mineralnih sastojaka koje se nalaze u kamenu i one određuju šare koje se javljaju na kamenu. Ukoliko se kamen podvrgava glačanju i poliranju onda se boja i tekstura kamena značajno ističu.

Struktura kamena

Strukturu kamena određuju oblik, veličina i veza pojedinih minerala koji ga grade. Struktura kamena ne utiče samo na estetiku i izgled kamena već i na mogućnosti njegove obrade. Ukoliko je kamen krupnozrn on se ne može ili veoma teško može glačati. S druge strane sitnozrn i jedar kamen su veoma pogodni za glačanje.

Struktura kamena može biti veoma kompaktna – jedra, a može biti i krupnozrna ili sitnozrna sa zrnima jače ili slabije povezanim međusobno. Struktura, osim što utiče na mogućnost obrade kamena, utiče i na postojanost i trajnost kamena kao i na njegove fizičke i mehaničke osobine.

Zapreminska težina kamena

Zapreminska težina kamena predstavlja težinu kamena po jedinici mjere, zajedno sa svim šupljinama i porama. Za jedinicu zapremine se najčešće uzima m³ pa je zapreminska težina definisana kao težina 1 m³ suvog kamena sa svim šupljinama i porama u njemu.

Specifična težina kamena

Još jedna fizička karakteristika kamena vezana za njegovu težinu je specifična težina kamena. Ona predstavlja težinu kamena po jedinici mjere bez šupljina i pora. Specifična težina se određuje pomoću volumetra u koji se stavlja prethodno samljeveni i osušeni kamen. Na osnovu količine istisnute tečnosti iz volumetra se određuje težina kamena bez šupljina i pora.

Poroznost kamena

Poroznost kamena predstavlja zbir svih šupljina i pora u jedinici zapremine. Poroznost kamena ima veliki uticaj na njegovu težinu, jačinu, postojanost, vodopropustljivost itd. Poroznost se ispituje tako što se uzorak kamena osuši do konstantne težina, a zatim se potapa u destilovanu vodu. Kada se potpuno natopi mjeri se razlika težine natopljenog kamena i suvog kamena. Ta razlika predstavlja težinu upijene vode odnosno zapreminu svih šupljina i pora.

Upijanje vode

Upijanje vode je sposobnost kamena da se potopi vodom, pod određenim uslovima, i da je zadrži u svojoj masi. Ukoliko se kamen nalazi u dodiru sa vodom, naročito porozan kamen, on će prema zakonima kapilarnosti brzo početi da upija vodu i vlaga će se izdizati sve više iznad nivoa vode. Količina upijene vode zavisi od strukture kamena, veličine, vrste i razmještaja pora, od načina potapanja i vremena tokom kojeg je kamen bio u dodiru sa vodom.

Vodopropustljivost kamena

Vodopropustljivost kamena se određuje prema količini vode koja prođe kroz uzorak određenih dimenzija za određeno vrijeme pri utvrđenom vodenom pritisku. Kamen velike gustine sa šupljinama malih dimenzija ima znatno manju propustljivost od kamena male gustine sa velikim šupljinama. Poroznost kamena definitivno utiče na vodonepropustljivost ali ne postoji direktna relacije. Dvije vrste kamena iste poroznosti mogu imati različitu vodonepropustljivost jer ona zavisi od veličine šupljina, njihovog razmještaja i broja.