Jaký je obvykle vápenec?

Vápenec je oblíbený kámen ve stavebnictví, vhodný pro stavbu zdí, dokončování fasád, vytváření dekorativních prvků a malých architektonických forem.

Historie vápence v architektuře, stavebnictví a architektuře sahá tisíce let do minulosti. Je známo, že na území moderního Turecka lidé stavěli domy z vápence již před 14 000 lety. Cheopsova pyramida v Egyptě, Západní zeď v Jeruzalémě, město Palmýra v Sýrii, to vše je vápenec. Při stavbě Velké čínské zdi se ve starém Římě používala vápenná malta, naučili se vyrábět mozaiky z kamene.

1. Co je vápenec
2. Druhy vápenců
3. Vlastnosti vápence
4. Těžba vápence
5. Použití vápence
6. Vápenec v architektuře a designu
7. Fotografie vápence

Co je vápenec

Vápenec je usazená hornina, při jejímž vzniku vzniká porézní kámen různé hustoty a odstínu s množstvím kalcitu (vápenného břevna). Struktura materiálu zahrnuje i další minerály, které snižují jeho poréznost a zvyšují jeho pevnost. Vápence se ukládají hlavně ve slaných mořských pánvích, méně často – při odpařování lagun a jezer. Barva vápenců je převážně světle šedá, béžová a nažloutlá. Přítomnost organických, železnatých, manganových a jiných nečistot způsobuje tmavě šedé, hnědé, načervenalé a nazelenalé zbarvení.

Původ vápence je zpravidla spojen s životně důležitou činností organismů, které vylučují uhličitan vápenatý ze slané vody za vzniku koster a skořápek. Méně často je materiál chemogenního původu. Sesedání horniny trvá miliony let (moderní vrstvy zůstaly po vysušení starých moří). Tloušťka vápencových usazenin je radikálně odlišná: od několika centimetrů do pěti kilometrů. Čím mladší ložiska jsou, tím jsou horniny volnější.

Druhy vápenců

Podle své struktury je kámen rozdělen do následujících typů:

• Krystal – hutný minerál, strukturou podobný mramoru. Díky malým pórům se dobře leští a je mrazuvzdorný.
• Organogenně-klastický – Jedná se o známou skořápkovou horninu sestávající ze zbytků mořských organismů. Dobře se zpracovává (piluje, ořezává), má vysokou pórovitost. K tomuto typu patří také útesový vápenec, extrémně bohatý na zbytky mořské fauny, a obyčejná křída, slabě stmelená uhličitanová hornina (ve skutečnosti ztvrdlý bahno teplých moří).
• Klasická-krystalická – organogenní detritus tvořený úlomky rostlin, lastur a zvířecích koster. I přes malé póry má nízkou pevnost a vysoký stupeň nasákavosti.
• Natechny (vápnitý tuf) – vzniká ve stojatých i tekoucích podzemních zásobnících z nerozpustné soli, která se pod tlakem zhutňuje. Kámen ze stojatých vod je hustší, kámen z tekoucích vod je porézní a křehký.

Podle původu se kámen dělí na:

• Biogenní – Jedná se o ložiska karbonátových zbytků mořských organismů s malým podílem karbonátového cementu.
• Chemogenní – vzniká ve slané vodě nebo podzemních pramenech (stejný tuf) srážením vápna.
• Klasické – vznikl z hranatě zaoblených úlomků vápencových hornin při jejich fragmentaci a vymývání.
• Smíšené – důsledek současného výskytu několika procesů, při kterých vznikají uhličitanové materiály.

Vápenec se vlivem vysokých teplot a tlaků postupně zhutňuje a tvrdne a jeho zrnitost se zmenšuje. Výsledkem je mramor – v podstatě metamorfovaný vápenec s hustou krystalickou strukturou. Neexistuje žádný ostrý fázový přechod; mramor se tvoří postupně, takže v přírodě se nacházejí přechodné možnosti (například mramorovaný vápenec, který je hustý a snadno se řeže).

Vlastnosti vápence

Vlastnosti kamene se liší v závislosti na zdroji původu a přímo závisí na struktuře materiálu. I v rámci stejného ložiska mohou být ložiska s různou hustotou, objemovou hmotností a pevností. Hustší krystalické horniny jsou dobře leštěné, porézní (např. lastura) se snadno pilují a ořezávají.

Fyzikální vlastnosti materiálu:

• Hustota – 2700-2900 kg/m³.
• Objemová hmotnost – od 800 kg/m³ (skořápka) do 2800 kg/m³ (mramorové horniny).
• Tvrdost na Mohsově stupnici je 3.
• Pevnost v tlaku se pohybuje od 0,4 MPa (skořápka) do 300 MPa (krystalická).

Základem vápence je uhličitan vápenatý (50-95%). Zbytek tvoří křemen, dolomit, živec a další minerály (5-50 %). Je to kvůli přítomnosti minerálů ve složení, že kámen má různé odstíny. Barva vápence je převážně bílá, ale v přírodě se hojně vyskytují horniny světle šedých, světle žlutých, načervenalých, zelených a hnědých odstínů. Existuje dokonce černý vápenec – obsahuje hojnost ropných produktů. Obecně je kámen známý jemnými, pastelovými tóny a nevtíravými barevnými kombinacemi.

Fyzikálně a chemicky není vápenec příliš stabilní. Ve vodě se rozpouští (i když pomalu), takže při použití kamene při dokončovacích pracích je ošetřen vodoodpudivými sloučeninami. Minerál je zvláště citlivý na účinky kyselin (zejména octové, sírové, chlorovodíkové) a reakce probíhá prudce a rychle za vzniku oxidu uhličitého. V přírodních podmínkách je to plné tvorby krasových dutin, často impozantních rozměrů. Mrazuvzdornost kamene se výrazně liší v závislosti na pórovitosti a přítomnosti trhlin. Největší mrazuvzdornost (až 400 cyklů) mají mramorované horniny s hustou krystalickou strukturou.

Těžba vápence

V Rusku se nerost těží a vyvíjí především vrtáním a trháním (D&B). Sklízecí práce se provádějí předem – vrchní vrstva zeminy se odstraní pomocí buldozeru a následně se použije k rekultivaci. Do pevné vrstvy vápence jsou vyvrtány šachty hluboké až 24 metrů a v nich jsou umístěny průmyslové trhaviny a rozbušky (TNT bloky). Jeden výbuch obvykle vyžaduje 2-3 desítky vrtů a asi 5 tun výbušnin. Jamky nevybuchnou současně, ale se zpožděním zlomku vteřiny.

Existuje alternativní evropská technologie pro těžbu vápence s názvem Rip&Load (uvolňování a nakládání), která umožňuje pracovat bez použití vrtacího a trhacího zařízení. Čelní hmota je zničena pomocí speciálního rozrývače na těžkém bagru, načež obsluha, aniž by opustila kabinu, změní rozrývač na lopatu a naloží zničenou horninu do sklápěče. Poté se operace opakuje. Výhodou této technologie je selektivní těžba vápence v ložiskách s vrstevnatou strukturou. V obou případech se používá zařízení těžkého průmyslu. Například provozní hmotnost rypadel v lomech může dosáhnout 240 tun a jejich produktivita může být 800 t/h.

Vzniklé úlomky hornin jsou nakládány těžkým bagrem do důlních sklápěčů a přepravovány do drtírny a zpracovatelského závodu (COP). Tím se mísa lomu posouvá směrem k vápnitým horninám a vytěžený prostor se postupně zaplňuje shrabky a skrývkou.

V drtírně a úpravně se vápenec postupně podrobuje hrubému, střednímu a jemnému drcení. Malé částice kamene (do 1 cm) jsou dopravovány zpět do lomu. Hotový výrobek (drcený kámen) je naložen do železničních vagonů nebo vozidel a odeslán spotřebitelům. V místech s drobnými ložisky se vápenec jednoduše nařeže na obdélníky potřebné velikosti a dopraví kamionem do závodu.

V Rusku se hlavní ložiska nerostu nacházejí v oblasti Moskvy a Tuly. V Tule (kromě obvyklého) se těží cenný mramorovaný vápenec, v moskevské oblasti – vzácná hornina krémové barvy. Vápenec se nachází téměř ve všech oblastech Země a některé lomy se používají již tisíce let.

Použití vápence

Vápenec je univerzální materiál, který našel uplatnění ve výrobě, zemědělství, stavebnictví a interiérovém designu. Rozsah použití kamene se liší v závislosti na jeho původu, fyzikálních vlastnostech a složení. Hlavní oblasti použití vápence:

• Stavba. Některé druhy vápence jsou dostatečně pevné, aby je bylo možné použít pro nízkopodlažní budovy, ale ve většině případů se materiál používá jako obklad. Vyrábí se z něj stěnové panely, obkladové desky a dekorativní prvky – sloupy, pilastry, basreliéfy. Malé frakce kamene se používají jako drcený kámen při výrobě betonu, zatímco velké frakce se používají pro uspořádání základů dálnic a vodních staveb. Pro zakládání je vhodný suťový kámen (velké úlomky do velikosti 500 mm).
• Povrchová úprava a opláštění. Vápenec je oblíbený fasádní materiál, který dobře odolává ruským klimatickým podmínkám. Tenké části kamene odolného proti opotřebení jsou hotovým materiálem pro pokládku zahradních cest a chodníků.
• Návrh interiéru. Mramorovaný vápenec vzácných odstínů se používá na povrchovou úpravu stěn, schodů, podlah, výrobu kuchyňských desek, parapetů, barových pultů. Kámen nádherných barev je vhodný pro vytváření krbových portálů, konferenčních stolků a dekorativních sloupů. Mezi designéry je ceněn zejména vrstvený kámen s výrazným reliéfem.
• Výroba dokončovacích materiálů. Vápno, barva a tmel jsou vyrobeny z vápence.
• Výroba cementu. Uhličitanové složky v surovinové směsi pro výrobu cementu mohou dosahovat až 80 % z celkového objemu surovin. Spolu s vápencem se do cementu přidávají jíl, struska a korekční přísady.
• Chemický průmysl. Materiál se používá v technologiích výroby plastů, pryže a léčiv.
• Výroba cukru, skla, sody. Zde se minerál používá jako doplňková surovina. Například při výrobě cukru se používá vápno, získané pálením uhličitanových hornin.
• Hutnictví. Vápenec je nepostradatelnou součástí při tavení kovů. Tavidlo vápence snižuje bod tání a usnadňuje oddělení kovu od hlušiny. Používá se s rudami bohatými na oxid křemičitý a oxid hlinitý.

Kromě toho se vápenec aktivně používá jako složka zubních past a krémů na boty, při výrobě filtrů a minerálních hnojiv. Minerál se využívá i při výrobě papíru – z jedné tuny materiálu lze získat asi 800 kg hotových výrobků. Některé druhy vápence se používají při výrobě brusiva pro jemné broušení a v zemědělství se používá jako minerální přísada pro hospodářská zvířata a drůbež.

Vápenec je důležitý nejen pro dokončovací práce budov a interiérů. Je nepostradatelný při výrobě cementu a používá se i v jiných průmyslových odvětvích, jako je rafinace cukru a výroba skla. Když se vápenec zahřívá, používá se při výrobě železa a oceli, stejně jako oxidu hlinitého a hořčíku. Vápenec také pomáhá čistit pitnou vodu. Zemědělci často používají na plodiny hnojivo, které obsahuje drcený vápenec. Vápenec ve směsi je zdrojem živin a neutralizuje kyselost půdy. Práškový vápenec se používá k odstranění nečistot z litých kovů. Vápenec se používá jako plnivo v různých produktech, včetně papíru, plastů a barev. Nejčistší vápenec se dokonce používá v potravinářství a medicíně, jako jsou vápníkové tablety a snídaňové cereálie.

Vápenec v architektuře a designu

Vápenec je velmi oblíbeným materiálem pro stavbu a opláštění budov. Vhodné pro obklady fasád, stejně jako pro vytváření dekorativních prvků exteriéru – basreliéfy, sloupy a pilastry, konzoly. Rozsah řešení interiérového designu je poměrně široký: výroba sloupů, oblouků, krbových portálů, vápencové úpravy podlah a stěn, dveřních a okenních otvorů. Některé druhy vápence jsou vhodné do místností s vysokou vlhkostí (koupelny, bazény).

V krajinném designu se vápenec používá při navrhování cest, teras, ozdobných zdí, plotů a při stavbě alpských skluzavek (zadržuje teplo, umožňuje průchod vody a vzduchu, normalizuje složení půdy).

U nás jsou oblíbené vápence domácí, španělské vápence a německé vápence mramorované. Pro svou relativně nízkou cenu (ve srovnání s jinými přírodními kameny) a odolnost vůči změnám teplot (počet zimních/letních cyklů) je vápenec nejoblíbenějším materiálem pro konečnou úpravu fasád obytných komplexů a komerčních budov a staveb.

Nejoblíbenější vápence:

Fotografie vápence

Níže si můžete prohlédnout několik fotografií vápence v různých použitích. Fasády, dekorace stěn, dlažba atd.