The use of limestone in historic road surfaces – a case study

• Autorzy: Hydzik-Wiśniewska Joanna , Hycnar Elżbieta

Identyfikatory

DOI

10.24425/ams.2022.142411

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the problem of selecting the correct type of limestone for producing paving stones used to renovate the surface of Mariacki Square in Krakow. Due to using up local limestone deposits, imported limestones began to be used. The first one was a Turkish limestone with the trade name Lotus Beige. Despite substantial physical and mechanical parameters (compressive strength 134 MPa, water absorption 0.26%), after several years of use, the paving stone cracked and, as a result, fell apart into smaller fragments. Hauteville limestone from France has been selected for the following reconstruction of the surface. This limestone in the air-dry state was characterised by even higher parameters, i.e. compressive strength of 157 MPa, flexural strength at 16.9 MPa, Bohme Abrasion test at 15275 mm3, and water absorption at 0.23%. The tests also showed absolute frost resistance and high resistance to thermal shock. Unfortunately, after several years of using the surface of Mariacki Square, cracks and flaking of the rock material have been observed in terms of some paving stones. These cracks appeared within the so-called stylolite seams, which are a natural feature of limestone. Despite a very strict selection of materials, unfortunately, problems with the surface’s durability could not be avoided.

Słowa kluczowe

EN

paving stones; historic road surface; limestone

PL

kostka brukowa; nawierzchnia drogi; wapień

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 67, no. 3
• Strony: 477--490
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Hydzik-Wiśniewska Joanna

• AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3273-9876

autor

Hycnar Elżbieta

• AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2177-1149

Bibliografia

• [1] https://www.ai360.pl/panoramy/15,7762.html accessed 15.09.2021.
• [2] A. Majer-Durman, The occurrence of Upper Jurassic limensones in Cracow area and examples of their usage in the city architecture. Geoturystyka 1-2 (28-29), 13-22 (2012).
• [3] D. Niemiec, Bruki na placach i ulicach średniowiecznego zespołu miejskiego Kraków-Kazimierz-Kleparz. Wratislavia Antiqua Studia z dziejów Wrocławia 13, 275-289 (2011).
• [4] J. Górecki, E. Sermet, Kamieniołomy Krakowa-dziedzictwo niedocenione. Dzieje górnictwa-element europejskiego dziedzictwa kultury, P.P. Zagrożdżon, M. Mdziarza (Eds.), Wrocław 3, 123-128 (2010).
• [5] S. Dłużyński, The Origin оf the Upper Jurassic Limestones in the Cracow Area. Rocznik Polskiego Towowarzystwa Geologicznego 21 (7-10), 125-180 (1951).
• [6] J. Matyszkiewicz, M. Krajewski, Lithology and sedimentation of Upper Jurassic massive limestones near Bolechowice, Kraków-Wieluń Upland, south Poland. Ann. Soc. Geol. Pol. 66, 285-301 (1996).
• [7] J. Bromowicz, B. Figarska-Warchoł, Marble of Blessed Salomea – a variety of Upper Jurassic limestone and its role in small architecture. Prz. Geol. 64 (10), 848-860 (2016).
• [8] J. Bromowicz, J. Magiera, Building stones used in early mediaeval edifices of Krakow and geology of the area. Geol. Geoph. Environ. 39 (2), 95-112 (2013). DOI: https://doi.org/10.7494/geol.2013.39.2.95.
• [9] J. Rajchel, The Stony Cracow: geological valors of its architecture. Prz. Geol. 56 (8/1), 653-662 (2008).
• [10] Praca zbiorowa, Kompleksowe badania górotworu na przykładzie akcji ratunkowej w Smoczej Jamie na Zamku Królewskim na Wawelu. PAN Oddział w Krakowie, Prace Komisji Górniczo-Geodezyjnej. z. Górnictwo 14. PWN, Warszawa-Kraków (1975).
• [11] J. Rajchel, Tradycyjne bruki w krajobrazie Krakowa. Geologia 35, 1, 41-55 (2009).
• [12] Sprawozdanie z badań nr 40 z dnia 18.10.2004. Wykonanie badań kamienia (wapień turecki) przeznaczonego na płyty nawierzchni Rynku Głównego w Krakowie. LBWSiWK AGH Kraków (2004).
• [13] M. Rembiś, A. Smoleńska, Wpływ wykształcenia wapieni Lotus Beige na stan ich zachowania w wybranych obiektach Krakowa. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 448 (2), 433-440 (2012).
• [14] J. Mazurek, Ocena jakości kamienia wykorzystanego na schody i posadzki jednej z budowli sakralnych zabytkowego zespołu klasztornego w Krakowie. In Geotechnika i Budownictwo Specjalne, XXXV Zimowa Szkoła Mechaniki Górotworu i Geoinżynierii, KGGiG AGH Kraków, 277-232 (2012).
• [15] https://krakow.wyborcza.pl/krakow/7,44425,18077199,cena-pudrowania-obciachu-na-placu-mariackim-komentarz. html accessed 15.09.2021.
• [16] M. Szczerek, Renowacja placu Mariackiego w Krakowie. Nowy Kamieniarz 4 (96), 28-32 (2017).
• [17] D. Limanówka, Zmiany klimatu-rozkład czasowo-przestrzenny sezonów w Polsce wyznaczonych na podstawie wskaźników klimatycznych. XX Konferencja Utrzymanie dróg, (2015). https://slideplayer.pl/slide/5584799/ accessed 01.07.2019.
• [18] M. Pszczoła, J. Judycki D. Ryś, Evaluation of pavement temperatures in Poland during winter conditions. Transport. Res. Proc. 14, 738-747 (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2016.05.342.
• [19] W. Domasłowski, Zabytki kamienne i metalowe, ich niszczenie i konserwacja profilaktyczna. Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń (2011).
• [20] F. Bayram, Predicting mechanical strength loss of natural stones after freeze-thaw in cold regions. Cold. Reg. Sci. Technol. 83-84, 98-102 (2012). DOI: https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2012.07.003.
• [21] A.B. Koldaev, Stone-cast ware. Glass. Ceram. 70 (3-4), 23-28 (2013).
• [22] B. Kozińska B. Makowska, Zabytkowe nawierzchnie ulic w Szczecinie. Ochrona Zabytków 1, 52-72 (2006).
• [23] J. Martínez-Martínez, D. Benavente, M. Gomez-Heras, L. Marco-Castańo, M. Ángeles García-del-Cura, Nonlinear decay of building stones during freeze-thaw weathering processes. Constr. Build. Mater. 38, 443-454 (2013). DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.07.059.
• [24] J. Pinińska, A. Bobrowska, C. Pamukcu, Laboratoryjne badania procesu deterioracji trawertynowych elementów konstrukcyjnych. Prz. Geol. 58 (9/2), 879-885 (2010).
• [25] S. Scrivano, L. Gaggero, J.G. Aguilar, Micro-porosity and minero-petrographic features influences on decay: Experimental data from four dimension stones. Constr. Build. Mater. 173, 342-349 (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.041.
• [26] H. Yavuz, R. Altindag, S. Sarac, I. Ugur, N. Sengun, Estimating the index properties of deteriorated carbonate rocks due to freeze–thaw and thermal shock weathering. Int. J. Rock Mech. Min. 43, 767-775 (2006). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2005.12.004.
• [27] P. Turgut, M.I. Yesilnacar, Physico-thermal and mechanical properties of Sanliurfa limestone, Turkey. B. Eng. Geol. Environ. 67, 485-490 (2008). DOI: https://doi.org/10.1007/s10064-008-0145-2.
• [28] W. Wilczyńska-Michalik, M. Michalik, Deterioracja materiałów skalnych w budowlach Krakowa. Prz. Geol. 43 (3), 227-235 (1995).
• [29] S. Kramar, A. Mladenović, M. Urosevic, A. Mauko, H. Pristacz, B. Mirtič, Deterioration of LesnoBrdo limestone on monuments (Ljubljana, Slovenia). Materials and Geoenvironment 57 (1), 53-73 (2010).
• [30] M. Peleg, E. Burla, I. Cohen, M. Luria, Detrioration of Jerusalem Limestone from air pollutants; field observations and laboratory simulation. Environ. Monit. Assess. 12, 191-201 (1989).
• [31] Ä. Török, Deterioration – related Changes in Physical Properties and Mineralogy of Limestone Monuments. Paper number 297,The Geological Society of London, IAEG 2006, https://www.researchgate.net/publication/237638983_ Deterioration-related_Changes_in_Physical_Properties_and_Mineralogy_of_Limestone_Monuments, accessed 13.12.2016.
• [32] A. Bobrowska, Changes in the strength of salt crystallization conditions and the effect of sulphur dioxide on some macroporous carbonate rocks. Prz. Geol. 61 (5), 311-314 (2013).
• [33] PN-EN 1342:2013 Setts of natural stone for external paving-Requirements and test methods (2013).
• [34] PN-EN 12058:2015 Natural stone products-Slabs for floors and stairs – Requirements (2015).
• [35] PN-EN 1936:2010 Natural stone methods-Determination of real density and apparent density and total open porosity (2010).
• [36] PN-EN 13755:2008 Natural stone test methods-Determination of water absorption at atmospheric pressure (2008).
• [37] PN-EN 12371:2010 Natural stone test methods-Determination of frost resistance (2010).
• [38] PN-EN 1926:2007 Natural stone test methods-Determination of compressive strength (2007).
• [39] PN-EN 12372:2010 Natural stone test methods-Determination of flexural strength under concentrated load (2010).
• [40] PN-EN 14157:2004 Natural stones-Determination of abrasion resistance (2004).
• [41] PN-EN 14231:2003 Natural stone test methods-Determination of the slip resistance by means of the pendulum tester (2003).
• [42] PN-EN 14066:2004 Natural stone test methods-Determination of resistance to ageing by thermal shock (2004).
• [43] PN-EN 13919:2004 Natural stone test methods-Determination of resistance to ageing by SO2 action in the presence of humidity (2004).
• [44] K. Ostradecka, MSc thesis, Ocena odporności na starzenie kamienia naturalnego przeprowadzona na podstawie badań laboratoryjnych. KGBiG AGH Kraków, Poland (2016).
• [45] W. Glapa, C. Sroga, Development of utilization of granitoides from the Strzegom-Sobótka massif in the years 2003-2012 in the construction and road-building industries. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energi Polskiej Akademii Nauk 85, 89-103 (2013).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)