건축재료
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1. 개요
건축 재료는 건물을 구성하는 데 사용되는 다양한 재료를 의미하며, 역사적으로 흙벽돌, 석재, 목재 등 자연 재료에서 시멘트, 콘크리트, 철강, 플라스틱과 같은 인공 재료로 발전해 왔다. 건축 재료는 기능에 따라 구조재, 마감재, 보조 재료로, 부위에 따라 지붕재, 벽재, 바닥재 등으로, 소재에 따라 석재, 흙, 목재, 금속 등으로 분류된다. 현대 건축에서는 에너지 효율, 지속 가능성, 친환경성을 고려한 재료 개발이 중요해지고 있으며, 콘크리트, 철강, 유리, 플라스틱 등 다양한 재료의 특성과 활용, 그리고 건축 재료의 연구 개발을 통해 건축 기술의 발전을 이루고 있다.
고대 메소포타미아 시대부터 건조한 지역에서는 흙을 사각형 나무 틀에 넣고 햇볕에 말린 흙벽돌(sun-dried brick)이 사용되었다.[41] 예를 들어 지구라트도 기본적으로 흙벽돌로 만들어졌으며, 표면만 구운 벽돌을 사용했다.[41] 흙벽돌은 현대에도 중동, 아프리카 각지, 남미의 페루 등 세계 각지의 건조 지대에서 널리 사용되고 있다.[41]
건축 재료는 여러 분류법이 있으며, 기능(용도)에 따른 분류, 부위에 따른 분류, 소재 종류에 따른 분류 등이 있다.
2. 역사
고대 그리스에서는 석재, 목재, 도자기 재료 등이 사용되었다. 민가는 초가지붕과 기와지붕이 존재했다. 파르테논 신전의 경우, 주요 구조재 기둥은 펜텔리코스(Mount Pentelicus)산 대리석이 사용되었고, 지붕 부분의 구조재는 목재였으며, 그 위에 기와를 덮었다.
고대 로마 제국은 건축·건설 분야에서 뛰어난 기술을 가지고 있었다. 석재, 목재, 시멘트, 모르타르 등 다양한 재료를 사용했다. 고대 로마의 건축 기술자는 시멘트와 모르타르 기술도 탁월하여, 다양한 배합의 시멘트와 모르타르를 용도에 따라 적절하게 사용했다. 수중 경화성 시멘트까지 개발하여 사용했다. 고대 로마에서 사용된 우수한 시멘트(콘크리트)는 현대 연구자들에 의해 "roman concrete 로마 콘크리트"라고 불린다. 고대 로마는 수도 및 수도교 기술도 뛰어나, 수도에 물을 흐르게 한 채로 보수하거나 증축할 수 있었던 것은 그 덕분이다. 지금도 포로 로마노 등에 고대 로마의 역사적 건조물이 다수 남아 있으며, 이들의 건자재를 확인할 수 있다. 고대 로마 시대에 이미 창문에 유리가 사용되기 시작했다는 기록이 있다.
중국에서는 목재·대나무 등의 식물 기원 재료 외에도 석재 등도 많이 사용되었다. 또한 회반죽 등도 사용되었다. 지붕은 굽지 않은 기와가 사용되었다. 중국 대륙에서는 하나라 시대의 역사 자료에 기와가 제조되었다는 기록이 남아 있다. (일본과 마찬가지로) 내장재에 종이를 사용하는 예도 있다.
일본 열도에서는 조몬 시대의 주거는 대부분이 수혈 건물이었으며, 식물성 자연 소재가 많이 사용되었다. 지면을 어느 정도 파내려가서, 지면이 바닥재이기는 하지만, 구조재로 통나무를 사용하고, 흙이나 갈대 등으로 지붕을 덮었다. 수혈 건물은 조몬 시대 이후 헤이안 시대 후반(12세기경)까지 꽤 널리 사용되었다는 것이 고고학적 조사에서 밝혀지고 있다. 아스카 시대에는 중국 대륙의 영향이 커져서, 건자재로 석재와 목재, 새 등 식물성 재료를 사용했다. 그 후의 일본에서는 내장재로서 목재뿐만 아니라 당지·쇼지 등 종이를 많이 사용하는 독특한 문화가 형성되었다.
2. 1. 고대
고대 메소포타미아 시대부터 건조한 지역에서는 흙을 사각형 나무 틀에 넣고 햇볕에 말린 흙벽돌(sun-dried brick)이 사용되었다.[41] 예를 들어 지구라트도 기본적으로 흙벽돌로 만들어졌으며, 표면만 구운 벽돌을 사용했다.[41] 흙벽돌은 현대에도 중동, 아프리카 각지, 남미의 페루 등 세계 각지의 건조 지대에서 널리 사용되고 있다.[41]
고대 그리스에서는 석재, 목재, 도자기 재료 등이 사용되었다. 민가는 초가지붕과 기와지붕이 존재했다. 파르테논 신전의 경우, 주요 구조재 기둥은 펜텔리코스(Mount Pentelicus)산 대리석이 사용되었고, 지붕 부분의 구조재는 목재였으며, 그 위에 기와를 덮었다.
고대 로마 제국은 건축·건설 분야에서 뛰어난 기술을 가지고 있었다. 석재, 목재, 시멘트, 모르타르 등 다양한 재료를 사용했다. 고대 로마의 건축 기술자는 시멘트와 모르타르 기술도 탁월하여, 다양한 배합의 시멘트와 모르타르를 용도에 따라 적절하게 사용했다. 수중 경화성 시멘트까지 개발하여 사용했다. 고대 로마에서 사용된 우수한 시멘트(콘크리트)는 현대 연구자들에 의해 "roman concrete 로마 콘크리트"라고 불린다. 고대 로마는 수도 및 수도교 기술도 뛰어나, 수도에 물을 흐르게 한 채로 보수하거나 증축할 수 있었던 것은 그 덕분이다. 지금도 포로 로마노 등에 고대 로마의 역사적 건조물이 다수 남아 있으며, 이들의 건자재를 확인할 수 있다. 고대 로마 시대에 이미 창문에 유리가 사용되기 시작했다는 기록이 있다.
중세유럽에서는 석조 건물을 지어온 역사가 있으며, 벽이나 기둥에 다양한 석재가 사용되었다. 바닥 등에도 대리석 등의 석재가 많이 사용되어 온 역사가 있다. 석재를 많이 가공해야 했으므로 석공이라는 직업이 발달했고, 그 직업 조합(길드)도 발달했다. 또한 목조 건축도 지어져 온 역사가 있으며, 목재도 건자재로 사용되어 온 역사가 있다. 교회당의 창문은 스테인드글라스가 사용되었다. 이것은 금속 틀을 납땜한 것과 색유리로 이루어져 있다.
중국에서는 목재·대나무 등의 식물 기원 재료 외에도 석재 등도 많이 사용되었다. 또한 회반죽 등도 사용되었다. 지붕은 굽지 않은 기와가 사용되었다. 중국 대륙에서는 하나라 시대의 역사 자료에 기와가 제조되었다는 기록이 남아 있다. (일본과 마찬가지로) 내장재에 종이를 사용하는 예도 있다.
일본 열도에서는 조몬 시대의 주거는 대부분이 수혈 건물이었으며, 식물성 자연 소재가 많이 사용되었다. 지면을 어느 정도 파내려가서, 지면이 바닥재이기는 하지만, 구조재로 통나무를 사용하고, 흙이나 갈대 등으로 지붕을 덮었다. 수혈 건물은 조몬 시대 이후 헤이안 시대 후반(12세기경)까지 꽤 널리 사용되었다는 것이 고고학적 조사에서 밝혀지고 있다. 아스카 시대에는 중국 대륙의 영향이 커져서, 건자재로 석재와 목재, 새 등 식물성 재료를 사용했다. 그 후의 일본에서는 내장재로서 목재뿐만 아니라 당지·쇼지 등 종이를 많이 사용하는 독특한 문화가 형성되었다.
2. 2. 중세
고대 메소포타미아 시대부터 건조한 지역에서는 흙을 햇볕에 말린 흙벽돌이 사용되었다.[41] 흙벽돌은 지구라트를 만드는데에도 사용되었으며, 현대에도 중동, 아프리카 각지, 남미의 페루 등 세계 각지의 건조 지대에서 널리 사용되고 있다. 고대 그리스에서는 석재, 목재, 도자기 재료 등이 사용되었으며, 파르테논 신전의 기둥은 펜텔리코스 산 대리석이 사용되었고 지붕 구조재는 목재였다. 고대 로마 제국은 건축·건설 분야에서 뛰어난 기술을 가지고 있었으며, 석재, 목재, 시멘트, 모르타르 등 다양한 재료를 사용했다. 특히 수중 경화성 시멘트를 개발하여 수도교 건설 등에 활용하였다.[41]
중세 유럽에서는 석조 건물과 목조 건물이 모두 존재했다. 석조 건물은 벽이 구조체가 되는 건축법이 주류였으며, 벽이나 기둥, 바닥 등에 다양한 석재가 사용되었다. 석재 가공을 담당하는 석공 길드가 발달하기도 했다. 목조 건물의 경우, 구조재와 내장재 모두 목재가 사용되었다. 교회당의 창문은 스테인드글라스가 사용되었는데, 이는 금속 틀을 납땜한 것과 색유리로 이루어져 있다. 중국에서는 목재, 대나무 등의 식물 기원 재료와 석재, 회반죽 등이 사용되었으며, 지붕은 굽지 않은 기와가 사용되었다.
2. 3. 한국의 전통 건축
일본 열도에서는 조몬 시대의 주거는 대부분 수혈 건물이었으며, 식물성 자연 소재가 많이 사용되었다. 지면을 어느 정도 파내려가서 지면이 바닥재였지만, 구조재로 통나무를 사용하고, 흙이나 갈대 등으로 지붕을 덮었다. 수혈 건물은 조몬 시대 이후 헤이안 시대 후반(12세기경)까지 꽤 널리 사용되었다는 것이 고고학적 조사에서 밝혀지고 있다. 아스카 시대에는 중국 대륙의 영향이 커져서, 건자재로 석재와 목재, 새 등 식물성 재료를 사용했다.
그 후의 일본에서는 내장재로서 목재뿐만 아니라 당지·쇼지 등 종이를 많이 사용하는 독특한 문화가 형성되었다. 이것은 기본적으로 유럽에서는 찾아볼 수 없는 문화·경향이다.
2. 4. 근대 및 현대
고대 메소포타미아에서는 흙을 사각형 나무 틀에 넣어 햇볕에 말린 흙벽돌을 사용했다.[41] 흙벽돌은 건축 부지 근처에서 쉽게 대량 생산할 수 있어 운반 부담이 적었고, 현대에도 건조 지대에서 널리 사용되고 있다.
고대 그리스에서는 석재, 목재, 도자기 재료 등이 사용되었으며, 파르테논 신전의 경우 펜텔리코스 산 대리석이 기둥에, 목재가 지붕 구조재로 사용되었다.
고대 로마 제국은 석재, 목재 외에도 시멘트와 모르타르 기술이 탁월하여 다양한 배합의 재료를 용도에 맞게 사용했다.[41] 특히 수중 경화성 시멘트를 개발하여 수도교 건설 등에 활용했다. 고대 로마의 콘크리트는 현대 연구자들에 의해 로마 콘크리트라고 불린다.
|thumb|left|160px|고대 로마의 수도교. 주로 석회암이 사용되었다. 고대 로마 제국은 수중 경화성 시멘트도 개발하여, 물을 흐르게 한 채로 구조를 추가하거나 석재의 틈새를 메울 수 있었다.]]
중세 유럽에서는 석조 건물이 주류를 이루었으며, 벽과 기둥에 다양한 석재가 사용되었고, 바닥에도 대리석 등의 석재가 많이 사용되었다. 석공 길드가 발달했으며, 목조 건축도 존재했다. 교회당 창문에는 금속 틀과 색유리로 이루어진 스테인드글라스가 사용되었다.
중국에서는 목재, 대나무 등 식물성 재료 외에 석재, 회반죽 등이 사용되었고, 굽지 않은 기와가 지붕에 사용되었다. 일본에서는 조몬 시대 수혈 건물에 통나무, 흙, 갈대 등 식물성 자연 소재가 사용되었으며, 아스카 시대 이후에는 중국의 영향을 받아 석재, 목재, 새 등 식물성 재료가 사용되었다. 이후 일본에서는 내장재로 종이를 많이 사용하는 독특한 문화가 형성되었다.
3. 분류
시장에서 "건축 제품"이라는 용어는 건물의 건축 하드웨어 및 장식 하드웨어 부품에 설치되는 다양한 재료로 만들어진 기성 입자 또는 섹션을 의미한다. 건축 제품 목록에는 창문, 문, 캐비닛, 목공 부품 등과 같이 건물 건축물과 지지 구조물을 구성하는 데 사용되는 건축 자재는 제외된다. 건축 제품은 모듈식 방식으로 건축 자재가 작동하도록 지원하고 만든다.
"건축 제품"은 코킹, 접착제, 페인트 및 건물을 짓기 위해 구입하는 기타 모든 품목과 같이 이러한 하드웨어를 조립하는 데 사용되는 품목을 지칭할 수도 있다.
건축 재료는 기능에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
단일 건축 재료가 반드시 명확하게 구조재, 마감재(외장재, 내장재) 중 어느 하나로 분류될 수 있는 것은 아니며, 여러 부위에 사용되는 경우가 많다.
건축물의 어느 부위에 사용되는가에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
건축 재료는 소재에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.3. 1. 기능에 따른 분류
시장에서 "건축 제품"이라는 용어는 건물의 건축 하드웨어 및 장식 하드웨어 부품에 설치되는 다양한 재료로 만들어진 기성 입자 또는 섹션을 의미한다. 건축 제품 목록에는 창문, 문, 캐비닛, 목공 부품 등과 같이 건물 건축물과 지지 구조물을 구성하는 데 사용되는 건축 자재는 제외된다. 건축 제품은 모듈식 방식으로 건축 자재가 작동하도록 지원하고 만든다.[36][37]
"건축 제품"은 코킹, 접착제, 페인트 및 건물을 짓기 위해 구입하는 기타 모든 품목과 같이 이러한 하드웨어를 조립하는 데 사용되는 품목을 지칭할 수도 있다.
건축 재료는 기능에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
단일 건축 재료가 반드시 명확하게 구조재, 마감재(외장재, 내장재) 중 어느 하나로 분류될 수 있는 것은 아니며, 여러 부위에 사용되는 경우가 많다.[38]
3. 2. 부위에 따른 분류
시장에서 "건축 제품"이라는 용어는 건물의 건축 하드웨어 및 장식 하드웨어 부품에 설치되는 다양한 재료로 만들어진 기성 입자 또는 섹션을 의미한다. 건축 제품 목록에는 창문, 문, 캐비닛, 목공 부품 등과 같이 건물 건축물과 지지 구조물을 구성하는 데 사용되는 건축 자재는 제외된다. 건축 제품은 모듈식 방식으로 건축 자재가 작동하도록 지원한다.[33]
"건축 제품"은 코킹, 접착제, 페인트 및 건물을 짓기 위해 구입하는 기타 모든 품목과 같이 이러한 하드웨어를 조립하는 데 사용되는 품목을 지칭할 수도 있다. 건축물의 어느 부위에 사용되는가에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
3. 3. 소재의 종류에 따른 분류
바이오 기반 재료(특히 식물 기반 재료)는 하중 지지, 충전, 단열 및 플라스터 재료를 포함한 다양한 건축 분야에 사용된다.[2] 이러한 재료는 사용된 배합에 따라 구조가 다르다.[2][3] 식물 섬유는 결합제와 결합하여 단열, 수분 조절 또는 구조적 기능을 제공하는 데 사용할 수 있다. 식물 섬유 기반 콘크리트의 거동은 주로 재료를 구성하는 섬유의 양에 의해 결정된다. 여러 연구에 따르면 이러한 식물 입자의 양을 늘리면 다공성, 습기 완충 능력 및 최대 흡수 수분 함량이 증가하는 반면 밀도, 열전도율 및 압축 강도는 감소한다. 식물 기반 재료는 대부분 재생 가능한 자원에서 파생되며 주로 농업 또는 목재 산업의 부산물을 사용한다. 단열 재료로 사용될 때 대부분의 바이오 기반 재료는 (대부분의 다른 단열 재료와 달리) 흡습성을 나타내며 높은 수증기 투과성과 습도 조절을 결합한다.[4]
나뭇가지(Brush) 구조물은 식물 재료만으로 지어졌으며, 북미 원주민과[5] 아프리카의 피그미족(pymy peoples)과 같은 다양한 문화권에서 사용되었다.[6] 이들은 주로 나뭇가지, 잔가지, 잎, 껍질로 지어졌으며, 비버(beaver)의 집과 유사하다. 이것들은 위키업(wikiup), 홑집 등 다양한 이름으로 불렸다. 엮어 바르기(wattle and daub)는 엮어진 나뭇가지 구조물을 점토질 토양이나 소(cow)의 분뇨(feces)로 채우고 덮는 방식으로, 구조물에 더 많은 열 질량과 강도를 제공한다.[7]
눈과 얼음[8]은 이누이트족이 이글루를 짓는 데 사용되었으며, 눈은 킨지라는 쉼터를 짓는 데 사용된다. 얼음은 북부 기후에서 얼음 호텔을 짓는 데 사용되어 왔다.[9]
점토 기반 건물은 진흙 혼합물로 벽을 만들거나, 흙벽돌을 쌓아 벽을 만드는 두 가지 유형이 있다. 건축에서 점토의 다른 용도로는 짚과 결합하여 경점토, 엮어 바르기, 진흙 플라스터를 만드는 것이 있다. 습식 벽은 블록을 형성하고 먼저 건조하지 않고 진흙이나 점토 혼합물을 직접 사용하여 만든다. 사용되는 혼합물에 각 재료의 양과 유형에 따라 다양한 스타일의 건물이 나타난다. 더 많은 양의 점토는 ''코브''로 건축하는 데 사용되는 반면, 점토가 적은 토양은 ''떼집'' 또는 ''떼 지붕'' 건축과 관련이 있다. ''다짐흙''은 거푸집과 기계식 공압 압축기를 사용하여 벽을 만든다.[10] 토양, 특히 점토는 좋은 열 질량을 제공하여 온도를 일정하게 유지하는 데 매우 좋다.[10] 코브, 떼, 아도비와 같이 주로 흙과 점토로 건축하는 건물들은 수세기 동안 지어졌으며, 규모는 작지만 계속해서 건설되고 있다. 이러한 건물 중 일부는 수백 년 동안 거주 가능하게 남아 있다.[11][12]
''흙벽돌''은 어도비라고도 불리며, 기원전 수천 년 전으로 거슬러 올라가는 고대 건축 재료이다. ''압축 흙 블록''은 산업 사회에서 더 자주 사용되는 현대식 벽돌로, 블록을 벽돌 공장에서 제조하여 여러 건설 현장으로 운송할 수 있다. 구조용 흙벽돌은 거의 항상 점토를 사용하여 만들어지며, 점토 토양과 결합재가 유일한 재료인 경우가 많지만, 모래, 석회, 콘크리트, 석재 및 기타 결합재가 포함될 수 있다. 형성되거나 압축된 블록은 공기 건조되며 건조하거나 모르타르 또는 점토 슬립과 함께 사용할 수 있다.
모래는 시멘트, 석회와 함께 몰타르를 만드는 데 사용되며, 콘크리트 혼합물의 일부로도 사용된다. 모래 함량이 높은 토양을 가진 국가에서 중요한 저비용 건축 자재는 샌드크리트 블록으로, 소성 점토 벽돌보다 강도는 약하지만 저렴하다.[13] 모래 강화 폴리에스터 복합재는 벽돌로 사용된다.
암석 구조는 역사가 기억하는 만큼 오랫동안 존재해 왔으며, 사용 가능한 가장 오래 지속되는 건축 재료이다. 암석은 매우 밀도가 높은 재료이므로 많은 보호 기능을 제공한다. 건축 자재로서의 주요 단점은 무게와 가공의 어려움이다. 암석의 에너지 밀도는 장점이자 단점이다. 암석은 데우기 어렵지만, 일단 데워지면 열 관성으로 인해 유용한 시간 동안 열을 유지할 수 있다.[14] 건식 석조 벽과 건식 석조 오두막이 건설되어 왔으며, 다양한 형태의 모르타르 (석공술)가 돌을 함께 고정하는 데 사용되었으며, 현재는 시멘트가 가장 흔하게 사용된다. 슬레이트는 지붕 재료로 흔히 사용된다. 석조 건물은 대부분의 주요 도시에서 볼 수 있다.
짚은 알려진 건축 재료 중 가장 오래된 것 중 하나이다. "짚"은 "풀"을 의미하며, 풀은 단열 효과가 좋고 수확하기 쉽다. 유럽에서는 한때 초가 지붕이 널리 사용되었지만, 산업화와 향상된 운송 수단으로 다른 재료의 접근성이 높아지면서 이 재료는 인기를 잃었다. 그러나 오늘날 이 관행은 부활하고 있다.
목재는 수천 년 동안 자연 상태에서 건축 자재로 사용되어 왔다. 오늘날, 엔지니어링 목재는 산업화된 국가에서 매우 보편화되고 있다. 목재는 나무 및 다른 천연 섬유 식물의 산물로, 판자, 널빤지 및 유사한 재료와 같이 목재와 통나무로 절단하거나 압착하여 건설에 사용된다. 목재는 하중 하에서 매우 유연하여 굽힘 시 강도를 유지하며 수직으로 압축될 때 매우 강하다. 동일한 나무 종에서도 다양한 유형의 목재에는 다양한 특성이 있다. 산림 관리는 품질을 결정하는 데 중요하다. 원목(통나무, 원통, 나무줄기)은 통나무집과 같이 "전환"(제재, 다듬기, 쪼개기)되었을 때 목재가 된다. 목구조 건축, 그리고 경량 골조 공법. 목재 구조의 주요 문제는 화재 위험과 습기와 관련된 문제이다. 현대에는 침엽수가 저가 대량 재료로 사용되는 반면, 활엽수는 일반적으로 마감재 및 가구에 사용된다. 역사적으로 목구조는 서유럽에서 참나무로 지어졌으며, 최근에는 미송이 가장 인기 있는 목재가 되었다. 시골 지역의 많은 가족이나 공동체는 개인 산림을 가지고 있다.
벽돌은 짚과 같은 섬유질 결합재가 없다는 점을 제외하면 진흙 벽돌과 비슷한 방식으로 만들어지며, 공기 건조 후 영구적으로 경화되도록 "소성"(벽돌 클램프 또는 가마)된다. 가마에서 구운 점토 벽돌은 세라믹 재료이다. 구운 벽돌은 건조를 돕고 가볍고 운반하기 쉽게 하기 위해 속이 꽉 차 있거나 속이 빈 구멍이 있을 수 있다. 개별 벽돌은 모르타르를 사용하여 층으로 쌓인다. 구운 벽돌 벽은 흙벽돌/아도브보다 실질적으로 얇다. 로마인들은 로마 벽돌이라고 불리는 모양과 유형의 구운 벽돌을 광범위하게 사용했다.[15] 벽돌을 사용한 건축은 18세기 중반과 19세기에 큰 인기를 얻었다.[16] 시멘트 블록은 20세기 후반에 구운 벽돌을 보완하거나 대체했다. 구조용 점토 타일(점토 블록)은 점토 또는 테라코타이며 일반적으로 구멍이 뚫려 있다.
시멘트 결합 복합재는 목재, 입자 또는 섬유를 결합하여 프리캐스트 건축 부재를 만드는 수화 시멘트 페이스트로 만들어진다. 종이, 유리 섬유 및 탄소 섬유를 포함한 다양한 섬유질 재료가 결합재로 사용되었다. 목재와 천연 섬유는 탄수화물, 배당체 및 페놀류와 같은 다양한 가용성 유기 화합물로 구성된다. 이러한 화합물은 시멘트 응결을 지연시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 시멘트 결합 복합재를 만들 때 목재를 사용하기 전에 시멘트와의 적합성을 평가한다. 목재-시멘트 적합성은 목재-시멘트 복합재의 특성과 순수 시멘트 페이스트의 특성과 관련된 매개변수의 비율이다. 적합성은 종종 백분율 값으로 표현된다. 목재-시멘트 적합성을 결정하기 위해 수화 특성, 강도, 계면 결합 및 형태와 같은 다양한 특성을 기반으로 하는 방법이 사용된다. 연구자들은 시멘트-골재 혼합물의 수화 특성 측정;[17][18][19] 시멘트-골재 혼합물의 기계적 특성 비교;[20][21] 및 목재-시멘트 혼합물의 미세 구조적 특성에 대한 시각적 평가와 같은 다양한 방법을 사용한다.[22] 시간 경과에 따른 수화 온도의 변화를 측정하여 수행하는 수화 시험이 가장 편리한 방법인 것으로 밝혀졌다. 최근 Karade 등[23]은 이러한 적합성 평가 방법을 검토하고 시멘트 수화 반응의 시간과 온도를 모두 고려하는 '성숙 개념'에 기반한 방법을 제안했다. 시멘트 페이스트에서 리그노셀룰로오스 재료의 노화에 대한 최근 연구에 따르면 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 가수 분해가 나타났으며[24] 이는 입자 또는 섬유와 콘크리트 사이의 계면에 영향을 미치고 열화를 유발한다.[25] 벽돌은 로마 시대부터 석회 모르타르로 쌓였으며, 20세기 초에 포틀랜드 시멘트 모르타르로 대체되었다. 시멘트 블록은 그라우트로 채워지거나 퍼지 코트로 덮인다.
콘크리트는 골재와 시멘트와 같은 결합재의 조합으로 만들어진 건축 재료이다. 콘크리트의 가장 일반적인 형태는 광물 골재 (일반적으로 자갈과 모래), 포틀랜드 시멘트 및 물로 구성된 포틀랜드 시멘트 콘크리트이다. 혼합 후 시멘트는 수화 반응을 일으켜 결국 돌과 같은 재료로 굳어진다. 콘크리트는 인장 강도가 다소 낮기 때문에, 어떤 크기의 콘크리트 구조물을 건설할 때는 일반적으로 강철 막대 또는 봉 (철근)을 사용하여 보강한다. 이 보강된 콘크리트는 철근 콘크리트라고 한다. 구조물을 약화시키는 공기 방울을 최소화하기 위해, 액체 콘크리트 혼합물을 철 구조물 주변에 부을 때 포함된 공기를 제거하기 위해 진동기를 사용한다. 콘크리트는 긴 수명, 성형성 및 운송의 용이성으로 인해 현대 시대의 주요 건축 재료가 되었다. 단열 콘크리트 거푸집과 같은 최근의 발전은 콘크리트 거푸집 및 기타 건설 단계 (단열 설치)를 결합한다.
텐트는 전 세계 유목 집단의 선택받는 거주지이다. 잘 알려진 두 가지 유형으로는 원뿔형 티피와 원형 유르트가 있다. 텐트는 인장 구조와 합성 섬유의 발달과 함께 주요 건축 기술로 부활했다. 현대 건물은 섬유 막과 같은 유연한 재료로 만들어질 수 있으며, 강철 케이블 시스템, 강성 또는 내부 지지대 또는 공기압으로 지지될 수 있다.
합성 폴리스티렌 또는 폴리우레탄 폼이 콘크리트와 같은 구조 재료와 함께 사용되고 있다. 가볍고 쉽게 성형되며 우수한 단열재이다. 폼은 일반적으로 구조 단열 패널의 일부로 사용되며, 여기서 폼은 나무, 시멘트 또는 단열 콘크리트 폼 사이에 샌드위치 형태로 놓인다.
유리 제조는 예술 형식일 뿐만 아니라 산업 공정 또는 재료로 간주된다. 투명한 창문은 유리 발명 이후 건물 내 작은 개구부를 덮는 데 사용되었다. 유리창은 인간에게 실내로 빛을 들이는 동시에 악천후를 막을 수 있는 능력을 제공했다. 유리는 일반적으로 모래와 규산염의 혼합물로 가마라고 불리는 매우 뜨거운 화로에서 만들어지며 매우 깨지기 쉽다. 첨가제는 색상이나 다양한 특성(예: 방탄 유리 또는 전구)을 가진 유리를 생산하는 데 사용되는 혼합물에 종종 포함된다. 건축 구조물에서 유리의 사용은 현대 문화에서 매우 인기를 얻었다. 유리 "커튼 월"은 건물의 전체 외관을 덮는 데 사용할 수 있으며, "스페이스 프레임"에서 넓은 지붕 구조 위에 걸쳐 사용할 수도 있다. 그러나 이러한 용도에는 유리의 각 부분을 함께 유지할 수 있는 일종의 프레임이 필요하다. 유리 블록은 20세기 초에 발명되었다.
석고 콘크리트는 석고 플라스터와 유리 섬유 로빙의 혼합물이다. 플라스터와 섬유 섬유 석고는 특히 천장에 수년 동안 사용되어 왔지만, 석고 플라스터와 300mm 이상의 유리 섬유 로빙 혼합물을 사용하여 벽 시스템 래피드월(Rapidwall)의 강도와 품질에 대한 본격적인 연구는 1990년대 초에 이루어졌다.
금속은 마천루와 같은 대형 건물의 구조적 틀이나 외부 표면을 덮는 데 사용된다. 건물에 사용되는 건축 금속에는 여러 종류가 있다. 금속은 조립식 구조물(예: 퀀셋 헛)에 상당히 많이 사용되며, 대부분의 국제 도시에서 사용되는 것을 볼 수 있다. 금속을 생산하는 데에는, 특히 건축 산업에 필요한 대량의 금속을 생산하는 데 많은 인력이 필요하다. 부식은 금속의 수명에 가장 큰 적이다.
"플라스틱"이라는 용어는 성형하거나 압출하여 물체, 필름 또는 합성 섬유로 만들 수 있는 다양한 합성 또는 반합성 유기 화학 축합 반응 또는 중합 제품을 포괄한다. 플라스틱은 내열성, 경도 및 탄력성이 매우 다양하다. 이러한 적응성과 결합된 플라스틱의 일반적인 균일성은 오늘날 거의 모든 산업 분야에서 플라스틱을 사용할 수 있게 해준다. ETFE와 같은 고성능 플라스틱은 높은 내마모성과 화학적 불활성으로 인해 이상적인 건축 자재가 되었다. 이를 특징으로 하는 주목할만한 건물로는 베이징 국가 수영 센터와 에덴 프로젝트 바이옴이 있다.[26] 매년 전 세계에서 생산되는 모든 플라스틱의 약 20%와 모든 폴리염화비닐 (PVC)의 70%가 건설 산업에서 사용된다.[27][28] 미래에는 훨씬 더 많은 양이 생산되고 사용될 것으로 예측된다.[27]
일반적인 유형:[28]
직접 사용 (플라스틱을 포함하는 건축 자재) 예:[28]
건축 용지 및 멤브레인은 건설에서 여러 가지 이유로 사용된다. 가장 오래된 건축 용지 중 하나는 1850년 이전에 사용된 것으로 알려진 적색 로진지이며, 외벽, 지붕, 바닥의 언더레이어(underlayment) 및 건설 중 작업 현장을 보호하는 데 사용되었다. 타르지는 19세기 후반에 발명되었으며 로진지와 유사한 목적으로, 자갈 지붕에 사용되었다. 타르지는 아스팔트 펠트지에 의해 대체되어 사용이 줄어들었다. 펠트지는 일부 용도에서 합성 언더레이먼트, 특히 지붕의 합성 언더레이먼트와 하우스랩의 사이딩으로 대체되었다. 지붕, 지하실 방수 및 지오멤브레인에 사용되는 다양한 종류의 방습 및 방수 멤브레인이 있다.
소성된 점토 벽돌은 로마 시대부터 사용되었다. 특수 타일은 지붕, 사이딩, 바닥, 천장, 파이프, 연도 라이너 등에 사용된다.
건축 재료는 소재에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
4. 현대 건축 재료의 특징 및 개발 동향
역사적으로 건축 자재는 자연 재료에서 인공 및 복합 재료로, 생분해성에서 불변성으로, 토착 재료(현지)에서 전 세계적으로 운송되는 재료로, 수리 가능에서 일회용으로, 화재 안전성 및 향상된 지진 저항성을 위해 선택되는 경향이 있다. 이러한 추세는 건축 자재의 ''초기'' 및 ''장기''적인 경제적, 생태학적, 에너지 및 사회적 비용을 증가시키는 경향이 있다.
건축 자재의 초기 경제적 비용은 구매 가격이다. 이는 어떤 자재를 사용할지에 대한 의사 결정에 영향을 미치는 경우가 많다. 때때로 사람들은 에너지 절약이나 자재의 내구성을 고려하여 초기 비용이 더 높더라도 수명 주기 비용이 더 낮은 경우 그 가치를 인식한다. 예를 들어, 아스팔트 싱글 지붕은 금속 지붕보다 설치 비용이 저렴하지만, 금속 지붕은 더 오래 지속되므로 연간 수명 주기 비용이 더 적다. 일부 자재는 다른 자재보다 더 많은 관리가 필요할 수 있으며, 특정 자재에 대한 유지 관리 비용 또한 최종 결정에 영향을 미칠 수 있다. 자재의 수명 주기 비용을 고려할 때의 위험 요소는 화재나 바람과 같은 요인으로 건물이 손상되거나, 자재가 광고된 만큼 내구성이 없는 경우이다. 가연성 자재를 구매하여 수명을 늘리는 위험을 감수하기 위해 자재 비용을 고려해야 한다. "해야 할 일은 제대로 해야 한다"는 말이 있다.
초기 에너지 비용에는 재료를 생산, 배송 및 설치하는 데 소비되는 에너지의 양이 포함된다. 장기 에너지 비용은 건물의 사용, 유지 관리 및 궁극적인 제거를 위해 건물을 계속 생산하고 에너지를 공급하는 데 드는 경제적, 생태적 및 사회적 비용이다. 구조물의 초기 내재 에너지는 재료를 추출, 제조, 배송, 설치하는 데 소비되는 에너지이다. 수명 내재 에너지는 건물 자재 자체의 사용, 유지 관리 및 재사용/재활용/폐기, 그리고 자재와 설계가 구조물의 수명 에너지 소비를 최소화하는 데 어떻게 도움이 되는지에 따라 계속 증가한다.
사회적 비용은 자재를 생산하고 운송하는 사람들의 부상 및 건강 문제, 그리고 건축 생태학에 문제가 있을 경우 건물 거주자의 잠재적인 건강 문제를 포함한다. 세계화는 일자리, 기술, 자급자족 측면에서, 그리고 제조 시설이 폐쇄되고 새로운 시설이 열리는 곳의 문화적 측면에서 사람들에게 상당한 영향을 미쳤다. 공정 무역 및 노동권의 측면은 글로벌 건축 자재 제조의 사회적 비용이다.
| 재료명 | 원재료명 | 특징 | 용도 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 알루미늄 | 가볍고, 내식성이 있으며, 가공이 용이함 | 건구(새시 등) |
| 수사 | 벼짚 등 | 균열 및 박락 방지 | 내장재(벽, 천장) |
| 석고 보드 | 황산칼슘 | 내화성, 환경성, 재활용 가능 | 내장재(바닥, 벽, 천장) |
| 타일 | 자기 | 흡수성 극소, 내후성, 내구성 | 외장재, 내장재(바닥, 욕실 등) |
| 타일 | 석기 | 흡수성 소, 단단함, 내후성, 내구성 | 외장재, 내장재(욕실 등), 포장 |
| 타일 | 도기 | 흡수성 있음, 다공질 | 내장재 |
| 몰탈 | 모래、시멘트、물 | 페이스트状, 신축성 | 마감재, 골조 조정, 줄눈재 등 |
| 라스 보드 | 석고 보드 | 내화성, 방음성, | 내장재(벽의 밑바탕) |
=== 콘크리트 ===
콘크리트는 골재와 시멘트 같은 결합재를 조합하여 만든 복합 재료이다. 가장 일반적인 형태는 광물 골재(일반적으로 자갈과 모래), 포틀랜드 시멘트 및 물로 구성된 포틀랜드 시멘트 콘크리트이다.[17][18][19] 혼합 후 시멘트는 수화 반응을 일으켜 결국 돌과 같은 재료로 굳어진다.
콘크리트는 인장 강도가 낮기 때문에, 일반적으로 강철 막대나 봉(철근)으로 보강한다. 이러한 보강 콘크리트를 철근 콘크리트라고 한다. 구조물을 약화시키는 공기 방울을 최소화하기 위해 진동기를 사용하여 액체 콘크리트 혼합물을 철 구조물 주변에 부을 때 포함된 공기를 제거한다. 콘크리트는 긴 수명, 성형성 및 운송의 용이성으로 인해 현대 시대의 주요 건축 재료가 되었다.[20][21]
시멘트 결합 복합재는 목재, 입자 또는 섬유를 결합하여 프리캐스트 건축 부재를 만드는 수화 시멘트 페이스트로 만들어진다. 종이, 유리 섬유 및 탄소 섬유를 포함한 다양한 섬유질 재료가 결합재로 사용되었다. 목재와 천연 섬유는 탄수화물, 배당체 및 페놀류와 같은 다양한 가용성 유기 화합물로 구성되어 시멘트 응결을 지연시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 시멘트 결합 복합재를 만들 때 목재를 사용하기 전에 시멘트와의 적합성을 평가한다.[22]
목재-시멘트 적합성은 목재-시멘트 복합재의 특성과 순수 시멘트 페이스트의 특성과 관련된 매개변수의 비율이며, 종종 백분율 값으로 표현된다. 수화 특성, 강도, 계면 결합 및 형태와 같은 다양한 특성을 기반으로 적합성을 결정하는 방법이 사용된다. 연구자들은 시멘트-골재 혼합물의 수화 특성 측정, 시멘트-골재 혼합물의 기계적 특성 비교, 목재-시멘트 혼합물의 미세 구조적 특성에 대한 시각적 평가와 같은 다양한 방법을 사용한다. 시간 경과에 따른 수화 온도의 변화를 측정하여 수행하는 수화 시험이 가장 편리한 방법으로 알려져 있다.[23]
최근 Karade 등은 이러한 적합성 평가 방법을 검토하고 시멘트 수화 반응의 시간과 온도를 모두 고려하는 '성숙 개념'에 기반한 방법을 제안했다. 시멘트 페이스트에서 리그노셀룰로오스 재료의 노화에 대한 최근 연구에 따르면 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 가수 분해가 나타났으며, 이는 입자 또는 섬유와 콘크리트 사이의 계면에 영향을 미치고 열화를 유발한다.[24][25]
벽돌은 로마 시대부터 석회 모르타르로 쌓였으며, 20세기 초에 포틀랜드 시멘트 모르타르로 대체되었다. 콘크리트 조적 단위(시멘트 블록)는 때때로 그라우트로 채워지거나 퍼지 코트로 덮인다.
=== 철강 ===
강철은 주요 성분이 철인 금속 합금으로, 금속 구조 건축 자재로 일반적으로 선택된다. 강철은 강하고 유연하며 잘 정제되거나 부식 방지 처리되면 오래 지속된다.
금속은 마천루와 같은 대형 건물의 구조적 틀이나 외부 표면을 덮는 데 사용된다. 건물에 사용되는 건축 금속에는 여러 종류가 있다. 금속은 조립식 구조물(예: 퀀셋 헛)에 상당히 많이 사용되며, 대부분의 국제 도시에서 사용되는 것을 볼 수 있다. 금속, 특히 건축 산업에 필요한 대량의 금속을 생산하는 데에는 많은 인력이 필요하다. 부식은 금속의 수명에 가장 큰 적이다.
알루미늄 합금과 주석은 낮은 밀도와 더 나은 부식 저항성으로 인해 더 높은 비용에도 불구하고 사용되기도 한다.
구리는 유리한 특성으로 인해 귀중한 건축 자재이다. 이러한 특성으로는 부식 저항성, 내구성, 낮은 열 이동, 경량성, 고주파 차폐, 번개 보호, 지속 가능성, 재활용성 및 광범위한 마감 처리가 있다. 구리는 지붕, 물받이, 배수구, 돔, 첨탑, 아치, 벽 클래딩, 건물 신축 이음 및 실내 디자인 요소에 통합된다.
사용되는 다른 금속으로는 크롬 도금, 금, 은, 티타늄 등이 있다. 티타늄은 구조적 목적으로 사용할 수 있지만 강철보다 훨씬 비싸다. 크롬, 금, 은은 장식용으로 사용되는데, 이러한 재료는 비싸고 인장 강도나 경도와 같은 구조적 특성이 부족하기 때문이다.
| 재료명 | 원재료명 | 특징 | 용도 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 알루미늄 | 가볍고, 내식성이 있으며, 가공이 용이함 | 건구(새시 등) |
=== 유리 ===
유리 제조는 예술 형식일 뿐만 아니라 산업 공정 또는 재료로 간주된다. 투명한 창문은 유리 발명 이후 건물 내 작은 개구부를 덮는 데 사용되었다. 유리창은 인간에게 실내로 빛을 들이는 동시에 악천후를 막을 수 있는 능력을 제공했다.
유리는 일반적으로 모래와 규산염의 혼합물로 가마라고 불리는 매우 뜨거운 화로에서 만들어지며 매우 깨지기 쉽다. 첨가제는 색상이나 다양한 특성(예: 방탄 유리 또는 전구)을 가진 유리를 생산하는 데 사용되는 혼합물에 종종 포함된다.
건축 구조물에서 유리의 사용은 현대 문화에서 매우 인기를 얻었다. 유리 "커튼 월"은 건물의 전체 외관을 덮는 데 사용할 수 있으며, "스페이스 프레임"에서 넓은 지붕 구조 위에 걸쳐 사용할 수도 있다. 그러나 이러한 용도에는 유리의 각 부분을 함께 유지할 수 있는 일종의 프레임이 필요하다. 유리는 그 자체로 너무 깨지기 쉽고, 이러한 넓은 영역을 자체적으로 덮기 위해서는 지나치게 큰 가마가 필요하기 때문이다.
유리 블록은 20세기 초에 발명되었다.
=== 플라스틱 ===
"플라스틱"이라는 용어는 성형하거나 압출하여 물체, 필름 또는 합성 섬유로 만들 수 있는 다양한 합성 또는 반합성 유기 화학 축합 반응 또는 중합 제품을 포괄한다. 이 용어는 반액체 상태에서 가소성이 있거나 가소성의 특성을 가지고 있다는 사실에서 유래되었다. 플라스틱은 내열성, 경도 및 탄력성이 매우 다양하며 이러한 적응성과 일반적인 균일성은 오늘날 거의 모든 산업 분야에서 플라스틱을 사용할 수 있게 해준다.[26] 베이징 국가 수영 센터와 에덴 프로젝트 바이옴은 ETFE와 같은 고성능 플라스틱을 건축 자재로 사용한 주목할만한 건물이다.[26]
매년 전 세계에서 생산되는 모든 플라스틱의 약 20%와 모든 폴리염화비닐 (PVC)의 70%가 건설 산업에서 사용된다.[27][28] 미래에는 훨씬 더 많은 양이 생산되고 사용될 것으로 예측된다.[27] 유럽에서는 생산되는 모든 플라스틱의 약 20%가 다양한 종류의 플라스틱, 폐기물 및 나노 물질을 포함하여 건설 부문에서 사용된다.[28]
일반적인 유형으로는 폴리염화비닐 (PVC), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 발포 폴리스티렌 (EPS), 폴리우레탄 (PU) 등이 있다.[28]
플라스틱은 건축 자재 포장(호일 및 방습막, 덮개, 부드러운 플라스틱 랩, EPS 및 PP 포대 등)과 같은 간접적인 용도와, 단열, 방수, 바닥재, 지붕재, 창문, 적층 표면, 파이프, 케이블, 페인트, 바니시, 실런트, 접착제, 수지, 수축 포장, 방수포 등 건축 제품 및 건물 설비, 표면 처리, 덮개와 같이 플라스틱을 포함하는 건축 자재로써 직접 사용된다.[28]
=== 목재 (엔지니어링 목재) ===
목재는 수천 년 동안 자연 상태에서 건축 자재로 사용되어 왔다. 오늘날, 엔지니어링 목재는 산업화된 국가에서 매우 보편화되고 있다.
목재는 나무 및 때로는 다른 천연 섬유 식물의 산물로, 판자, 널빤지 및 유사한 재료와 같이 목재와 통나무로 절단하거나 압착하여 건설에 사용된다. 이는 일반적인 건축 자재이며 대부분의 기후에서 거의 모든 유형의 구조물을 짓는 데 사용된다. 목재는 하중 하에서 매우 유연하여 굽힘 시 강도를 유지하며 수직으로 압축될 때 매우 강하다. 동일한 나무 종에서도 다양한 유형의 목재에는 다양한 특성이 있다. 이는 특정 종이 다른 종보다 다양한 용도에 더 적합하다는 것을 의미한다. 그리고 산림 관리는 품질을 결정하는 데 중요하다.
"목재(timber)"는 건설 목적으로 사용되는 용어이며, 미국에서는 "목재(lumber)"라는 용어가 사용된다. 원목(통나무, 원통, 나무줄기)은 통나무집과 같이 "전환"(제재, 다듬기, 쪼개기)되었을 때 목재가 된다. 목구조 건축, 그리고 경량 골조 공법. 목재 구조의 주요 문제는 화재 위험과 습기와 관련된 문제이다.
현대에는 침엽수가 저가 대량 재료로 사용되는 반면, 활엽수는 일반적으로 마감재 및 가구에 사용된다. 역사적으로 목구조는 서유럽에서 참나무로 지어졌으며, 최근에는 미송이 대부분의 구조적 건물에 가장 인기 있는 목재가 되었다.
시골 지역의 많은 가족이나 공동체는 가족이나 공동체가 건설하거나 판매하기 위해 나무를 키우고 수확하는 개인 산림을 가지고 있다. 이러한 부지는 정원처럼 관리된다. 이는 산업화 이전 시대에 훨씬 더 널리 퍼져 있었으며, 미래에 목재 공급을 보장하기 위해 한 번에 절단할 수 있는 목재의 양에 대한 법률이 존재했지만, 여전히 실행 가능한 형태의 농업이다.
=== 친환경 건축 재료 ===
건축 자재가 의존하는 추출 산업의 거시적 환경 오염은 원자재 생산, 제조, 제품 운송, 소매 및 설치 과정에서 환경 피해를 발생시킨다. 오염의 미시적 측면으로는 건물 내 건축 자재의 가스 방출 또는 실내 공기 오염이 있다. 유해 물질로 밝혀진 레드 리스트 건축 자재와 자재의 수명 동안 생성되는 총 온실 가스 배출량인 탄소 발자국도 고려해야 한다. 생애 주기 평가에는 건축 폐기물의 재사용, 재활용 또는 폐기도 포함된다. 건축 자재의 생태 경제학을 설명하는 두 가지 개념은 친환경 건축과 지속 가능한 개발이다.
짚은 가장 오래된 건축 재료 중 하나로, 단열 효과가 좋고 수확하기 쉽다. 아프리카 부족들은 풀과 모래로만 만들어진 집에서 일 년 내내 생활하며, 유럽에서도 한때 초가 지붕이 널리 사용되었으나 산업화와 운송 수단 발달로 다른 재료가 사용되면서 인기가 줄었다. 하지만 최근 네덜란드 등에서 초가 지붕이 다시 사용되는 추세이다.
비교적 새로운 범주의 건축 자재인 생명 건축 자재는 살아있는 유기체로 구성되거나 유기체에 의해 만들어진 재료, 또는 이와 유사한 방식으로 작동하는 재료를 말하며, 자가 치유 재료와 제조 대신 복제(재생산)되는 재료가 그 예시이다.
| 재료명 | 원재료명 | 특징 | 용도 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 알루미늄 | 가볍고, 내식성이 있으며, 가공이 용이함 | 건구(새시 등) |
| 수사 | 벼짚 등 | 균열 및 박락 방지 | 내장재(벽, 천장) |
| 석고 보드 | 황산칼슘 | 내화성, 환경성, 재활용 가능 | 내장재(바닥, 벽, 천장) |
| 타일 | 자기 | 흡수성 극소, 내후성, 내구성 | 외장재, 내장재(바닥, 욕실 등) |
| 타일 | 석기 | 흡수성 소, 단단함, 내후성, 내구성 | 외장재, 내장재(욕실 등), 포장 |
| 타일 | 도기 | 흡수성 있음, 다공질 | 내장재 |
| 몰탈 | 모래、시멘트、물 | 페이스트状, 신축성 | 마감재, 골조 조정, 줄눈재 등 |
| 라스 보드 | 석고 보드 | 내화성, 방음성, | 내장재(벽의 밑바탕) |
4. 1. 콘크리트
콘크리트는 골재와 시멘트 같은 결합재를 조합하여 만든 복합 재료이다. 가장 일반적인 형태는 광물 골재(일반적으로 자갈과 모래), 포틀랜드 시멘트 및 물로 구성된 포틀랜드 시멘트 콘크리트이다.[17][18][19] 혼합 후 시멘트는 수화 반응을 일으켜 결국 돌과 같은 재료로 굳어진다.콘크리트는 인장 강도가 낮기 때문에, 일반적으로 강철 막대나 봉(철근)으로 보강한다. 이러한 보강 콘크리트를 철근 콘크리트라고 한다. 구조물을 약화시키는 공기 방울을 최소화하기 위해 진동기를 사용하여 액체 콘크리트 혼합물을 철 구조물 주변에 부을 때 포함된 공기를 제거한다. 콘크리트는 긴 수명, 성형성 및 운송의 용이성으로 인해 현대 시대의 주요 건축 재료가 되었다.[20][21]
시멘트 결합 복합재는 목재, 입자 또는 섬유를 결합하여 프리캐스트 건축 부재를 만드는 수화 시멘트 페이스트로 만들어진다. 종이, 유리 섬유 및 탄소 섬유를 포함한 다양한 섬유질 재료가 결합재로 사용되었다. 목재와 천연 섬유는 탄수화물, 배당체 및 페놀류와 같은 다양한 가용성 유기 화합물로 구성되어 시멘트 응결을 지연시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 시멘트 결합 복합재를 만들 때 목재를 사용하기 전에 시멘트와의 적합성을 평가한다.[22]
목재-시멘트 적합성은 목재-시멘트 복합재의 특성과 순수 시멘트 페이스트의 특성과 관련된 매개변수의 비율이며, 종종 백분율 값으로 표현된다. 수화 특성, 강도, 계면 결합 및 형태와 같은 다양한 특성을 기반으로 적합성을 결정하는 방법이 사용된다. 연구자들은 시멘트-골재 혼합물의 수화 특성 측정, 시멘트-골재 혼합물의 기계적 특성 비교, 목재-시멘트 혼합물의 미세 구조적 특성에 대한 시각적 평가와 같은 다양한 방법을 사용한다. 시간 경과에 따른 수화 온도의 변화를 측정하여 수행하는 수화 시험이 가장 편리한 방법으로 알려져 있다.[23]
최근 Karade 등은 이러한 적합성 평가 방법을 검토하고 시멘트 수화 반응의 시간과 온도를 모두 고려하는 '성숙 개념'에 기반한 방법을 제안했다. 시멘트 페이스트에서 리그노셀룰로오스 재료의 노화에 대한 최근 연구에 따르면 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 가수 분해가 나타났으며, 이는 입자 또는 섬유와 콘크리트 사이의 계면에 영향을 미치고 열화를 유발한다.[24][25]
벽돌은 로마 시대부터 석회 모르타르로 쌓였으며, 20세기 초에 포틀랜드 시멘트 모르타르로 대체되었다. 콘크리트 조적 단위(시멘트 블록)는 때때로 그라우트로 채워지거나 퍼지 코트로 덮인다.
4. 2. 철강
강철은 주요 성분이 철인 금속 합금으로, 금속 구조 건축 자재로 일반적으로 선택된다. 강철은 강하고 유연하며 잘 정제되거나 부식 방지 처리되면 오래 지속된다.금속은 마천루와 같은 대형 건물의 구조적 틀이나 외부 표면을 덮는 데 사용된다. 건물에 사용되는 건축 금속에는 여러 종류가 있다. 금속은 조립식 구조물(예: 퀀셋 헛)에 상당히 많이 사용되며, 대부분의 국제 도시에서 사용되는 것을 볼 수 있다. 금속, 특히 건축 산업에 필요한 대량의 금속을 생산하는 데에는 많은 인력이 필요하다. 부식은 금속의 수명에 가장 큰 적이다.
알루미늄 합금과 주석은 낮은 밀도와 더 나은 부식 저항성으로 인해 더 높은 비용에도 불구하고 사용되기도 한다.
구리는 유리한 특성으로 인해 귀중한 건축 자재이다. 이러한 특성으로는 부식 저항성, 내구성, 낮은 열 이동, 경량성, 고주파 차폐, 번개 보호, 지속 가능성, 재활용성 및 광범위한 마감 처리가 있다. 구리는 지붕, 물받이, 배수구, 돔, 첨탑, 아치, 벽 클래딩, 건물 신축 이음 및 실내 디자인 요소에 통합된다.
사용되는 다른 금속으로는 크롬 도금, 금, 은, 티타늄 등이 있다. 티타늄은 구조적 목적으로 사용할 수 있지만 강철보다 훨씬 비싸다. 크롬, 금, 은은 장식용으로 사용되는데, 이러한 재료는 비싸고 인장 강도나 경도와 같은 구조적 특성이 부족하기 때문이다.
| 재료명 | 원재료명 | 특징 | 용도 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 알루미늄 | 가볍고, 내식성이 있으며, 가공이 용이함 | 건구(새시 등) |
4. 3. 유리
유리 제조는 예술 형식일 뿐만 아니라 산업 공정 또는 재료로 간주된다. 투명한 창문은 유리 발명 이후 건물 내 작은 개구부를 덮는 데 사용되었다. 유리창은 인간에게 실내로 빛을 들이는 동시에 악천후를 막을 수 있는 능력을 제공했다.유리는 일반적으로 모래와 규산염의 혼합물로 가마라고 불리는 매우 뜨거운 화로에서 만들어지며 매우 깨지기 쉽다. 첨가제는 색상이나 다양한 특성(예: 방탄 유리 또는 전구)을 가진 유리를 생산하는 데 사용되는 혼합물에 종종 포함된다.
건축 구조물에서 유리의 사용은 현대 문화에서 매우 인기를 얻었다. 유리 "커튼 월"은 건물의 전체 외관을 덮는 데 사용할 수 있으며, "스페이스 프레임"에서 넓은 지붕 구조 위에 걸쳐 사용할 수도 있다. 그러나 이러한 용도에는 유리의 각 부분을 함께 유지할 수 있는 일종의 프레임이 필요하다. 유리는 그 자체로 너무 깨지기 쉽고, 이러한 넓은 영역을 자체적으로 덮기 위해서는 지나치게 큰 가마가 필요하기 때문이다.
유리 블록은 20세기 초에 발명되었다.
4. 4. 플라스틱
"플라스틱"이라는 용어는 성형하거나 압출하여 물체, 필름 또는 합성 섬유로 만들 수 있는 다양한 합성 또는 반합성 유기 화학 축합 반응 또는 중합 제품을 포괄한다. 이 용어는 반액체 상태에서 가소성이 있거나 가소성의 특성을 가지고 있다는 사실에서 유래되었다. 플라스틱은 내열성, 경도 및 탄력성이 매우 다양하며 이러한 적응성과 일반적인 균일성은 오늘날 거의 모든 산업 분야에서 플라스틱을 사용할 수 있게 해준다.[26] 베이징 국가 수영 센터와 에덴 프로젝트 바이옴은 ETFE와 같은 고성능 플라스틱을 건축 자재로 사용한 주목할만한 건물이다.[26]매년 전 세계에서 생산되는 모든 플라스틱의 약 20%와 모든 폴리염화비닐 (PVC)의 70%가 건설 산업에서 사용된다.[27][28] 미래에는 훨씬 더 많은 양이 생산되고 사용될 것으로 예측된다.[27] 유럽에서는 생산되는 모든 플라스틱의 약 20%가 다양한 종류의 플라스틱, 폐기물 및 나노 물질을 포함하여 건설 부문에서 사용된다.[28]
일반적인 유형으로는 폴리염화비닐 (PVC), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 발포 폴리스티렌 (EPS), 폴리우레탄 (PU) 등이 있다.[28]
플라스틱은 건축 자재 포장(호일 및 방습막, 덮개, 부드러운 플라스틱 랩, EPS 및 PP 포대 등)과 같은 간접적인 용도와, 단열, 방수, 바닥재, 지붕재, 창문, 적층 표면, 파이프, 케이블, 페인트, 바니시, 실런트, 접착제, 수지, 수축 포장, 방수포 등 건축 제품 및 건물 설비, 표면 처리, 덮개와 같이 플라스틱을 포함하는 건축 자재로써 직접 사용된다.[28]
4. 5. 목재 (엔지니어링 목재)
목재는 수천 년 동안 자연 상태에서 건축 자재로 사용되어 왔다. 오늘날, 엔지니어링 목재는 산업화된 국가에서 매우 보편화되고 있다.
목재는 나무 및 때로는 다른 천연 섬유 식물의 산물로, 판자, 널빤지 및 유사한 재료와 같이 목재와 통나무로 절단하거나 압착하여 건설에 사용된다. 이는 일반적인 건축 자재이며 대부분의 기후에서 거의 모든 유형의 구조물을 짓는 데 사용된다. 목재는 하중 하에서 매우 유연하여 굽힘 시 강도를 유지하며 수직으로 압축될 때 매우 강하다. 동일한 나무 종에서도 다양한 유형의 목재에는 다양한 특성이 있다. 이는 특정 종이 다른 종보다 다양한 용도에 더 적합하다는 것을 의미한다. 그리고 산림 관리는 품질을 결정하는 데 중요하다.
"목재(timber)"는 건설 목적으로 사용되는 용어이며, 미국에서는 "목재(lumber)"라는 용어가 사용된다. 원목(통나무, 원통, 나무줄기)은 통나무집과 같이 "전환"(제재, 다듬기, 쪼개기)되었을 때 목재가 된다. 목구조 건축, 그리고 경량 골조 공법. 목재 구조의 주요 문제는 화재 위험과 습기와 관련된 문제이다.
현대에는 침엽수가 저가 대량 재료로 사용되는 반면, 활엽수는 일반적으로 마감재 및 가구에 사용된다. 역사적으로 목구조는 서유럽에서 참나무로 지어졌으며, 최근에는 미송이 대부분의 구조적 건물에 가장 인기 있는 목재가 되었다.
시골 지역의 많은 가족이나 공동체는 가족이나 공동체가 건설하거나 판매하기 위해 나무를 키우고 수확하는 개인 산림을 가지고 있다. 이러한 부지는 정원처럼 관리된다. 이는 산업화 이전 시대에 훨씬 더 널리 퍼져 있었으며, 미래에 목재 공급을 보장하기 위해 한 번에 절단할 수 있는 목재의 양에 대한 법률이 존재했지만, 여전히 실행 가능한 형태의 농업이다.
4. 6. 친환경 건축 재료
건축 자재가 의존하는 추출 산업의 거시적 환경 오염은 원자재 생산, 제조, 제품 운송, 소매 및 설치 과정에서 환경 피해를 발생시킨다. 오염의 미시적 측면으로는 건물 내 건축 자재의 가스 방출 또는 실내 공기 오염이 있다. 유해 물질로 밝혀진 레드 리스트 건축 자재와 자재의 수명 동안 생성되는 총 온실 가스 배출량인 탄소 발자국도 고려해야 한다. 생애 주기 평가에는 건축 폐기물의 재사용, 재활용 또는 폐기도 포함된다. 건축 자재의 생태 경제학을 설명하는 두 가지 개념은 친환경 건축과 지속 가능한 개발이다.짚은 가장 오래된 건축 재료 중 하나로, 단열 효과가 좋고 수확하기 쉽다. 아프리카 부족들은 풀과 모래로만 만들어진 집에서 일 년 내내 생활하며, 유럽에서도 한때 초가 지붕이 널리 사용되었으나 산업화와 운송 수단 발달로 다른 재료가 사용되면서 인기가 줄었다. 하지만 최근 네덜란드 등에서 초가 지붕이 다시 사용되는 추세이다.
비교적 새로운 범주의 건축 자재인 생명 건축 자재는 살아있는 유기체로 구성되거나 유기체에 의해 만들어진 재료, 또는 이와 유사한 방식으로 작동하는 재료를 말하며, 자가 치유 재료와 제조 대신 복제(재생산)되는 재료가 그 예시이다.
| 재료명 | 원재료명 | 특징 | 용도 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 | 알루미늄 | 가볍고, 내식성이 있으며, 가공이 용이함 | 건구(새시 등) |
| 수사 | 벼짚 등 | 균열 및 박락 방지 | 내장재(벽, 천장) |
| 석고 보드 | 황산칼슘 | 내화성, 환경성, 재활용 가능 | 내장재(바닥, 벽, 천장) |
| 타일 | 자기 | 흡수성 극소, 내후성, 내구성 | 외장재, 내장재(바닥, 욕실 등) |
| 타일 | 석기 | 흡수성 소, 단단함, 내후성, 내구성 | 외장재, 내장재(욕실 등), 포장 |
| 타일 | 도기 | 흡수성 있음, 다공질 | 내장재 |
| 몰탈 | 모래、시멘트、물 | 페이스트状, 신축성 | 마감재, 골조 조정, 줄눈재 등 |
| 라스 보드 | 석고 보드 | 내화성, 방음성, | 내장재(벽의 밑바탕) |
5. 건축 재료의 지속 가능성
건축 자재는 채광, 석유, 벌목 등 추출 산업의 거시적 환경 오염과 건물 내 가스 방출, 실내 공기 오염과 같은 미시적 환경 오염을 유발한다.[43] 레드 리스트 건축 자재는 유해 물질로 밝혀진 자재이며, 탄소 발자국은 자재의 수명 동안 생성되는 총 온실 가스 배출량을 의미한다.[43] 생애 주기 평가에는 건축 폐기물의 재사용, 재활용, 폐기도 포함된다.[43] 친환경 건축과 지속 가능한 개발은 건축 자재의 생태 경제학을 설명하는 개념이다.[43]
초기 에너지 비용에는 재료를 생산, 배송 및 설치하는 데 소비되는 에너지의 양이 포함된다. 장기 에너지 비용은 건물의 사용, 유지 관리 및 궁극적인 제거를 위해 건물을 계속 생산하고 에너지를 공급하는 데 드는 경제적, 생태적 및 사회적 비용이다. 구조물의 초기 내재 에너지는 재료를 추출, 제조, 배송, 설치하는 데 소비되는 에너지이다. 수명 내재 에너지는 건물 자재 자체의 사용, 유지 관리 및 재사용/재활용/폐기, 그리고 자재와 설계가 구조물의 수명 에너지 소비를 최소화하는 데 어떻게 도움이 되는지에 따라 계속 증가한다.
사회적 비용은 자재를 생산하고 운송하는 사람들의 부상 및 건강 문제, 그리고 건축 생태학에 문제가 있을 경우 건물 거주자의 잠재적인 건강 문제를 포함한다. 세계화는 일자리, 기술, 자급자족 측면에서, 그리고 제조 시설이 폐쇄되고 새로운 시설이 열리는 곳의 문화적 측면에서 사람들에게 상당한 영향을 미쳤다. 공정 무역 및 노동권의 측면은 글로벌 건축 자재 제조의 사회적 비용이다.
2017년, 건물 및 건설은 전 세계 에너지의 36%를 소비하고, 에너지 관련 이산화 탄소 배출량의 39%를 차지했다.[30] 건설 산업은 이산화탄소 배출량의 6%와 11%를 차지하며, 건축 자재 생산 중 에너지 소비가 가장 큰 비중을 차지한다.[31] 이는 주로 생산 중 전력 사용 때문이다.[31]
다음은 미국 내 건축 자재의 내재 에너지를 나타낸 표이다.[31]
| 자재 | 내재 에너지 |
| MJ/kg | |
| 벽돌 | 3.72 |
| 시멘트 | 7.51 |
| 점토 | 35.4 |
| 콘크리트 | 1.35 |
| 구리 | 25.77 |
| 판유리 | 10.62 |
| 석고 | 10.38 |
| 경목 합판 및 베니어 | 15.19 |
| 석회 | 1.92 |
| 미네랄울 단열재 | 12.6 |
| 1차 알루미늄 | 80.17 |
| 연목 합판 및 베니어 | 3.97 |
| 돌 | 1.43 |
| 생산강 | 10.39 |
| 목재 | 2.7 |
5. 1. 지속 가능한 건축 재료의 예
건축 자재는 채광, 석유, 벌목 등 추출 산업의 거시적 환경 오염과 건물 내 가스 방출, 실내 공기 오염과 같은 미시적 환경 오염을 유발한다.[43] 레드 리스트 건축 자재는 유해 물질로 밝혀진 자재이며, 탄소 발자국은 자재의 수명 동안 생성되는 총 온실 가스 배출량을 의미한다.[43] 생애 주기 평가에는 건축 폐기물의 재사용, 재활용, 폐기도 포함된다.[43] 친환경 건축과 지속 가능한 개발은 건축 자재의 생태 경제학을 설명하는 개념이다.[43]2017년, 건물 및 건설은 전 세계 에너지의 36%를 소비하고, 에너지 관련 이산화 탄소 배출량의 39%를 차지했다.[30] 건설 산업은 이산화탄소 배출량의 6%와 11%를 차지하며, 건축 자재 생산 중 에너지 소비가 가장 큰 비중을 차지한다.[31] 이는 주로 생산 중 전력 사용 때문이다.[31]
다음은 미국 내 건축 자재의 내재 에너지를 나타낸 표이다.[31]
| 자재 | 내재 에너지 | |
| Btu/lb | MJ/kg | |
| 벽돌 | 1600 | 3.72 |
| 시멘트 | 3230 | 7.51 |
| 점토 | 15,200 | 35.4 |
| 콘크리트 | 580 | 1.35 |
| 구리 | 25,770 | 25.77 |
| 판유리 | 10,620 | 10.62 |
| 석고 | 10,380 | 10.38 |
| 경목 합판 및 베니어 | 15,190 | 15.19 |
| 석회 | 1920 | 1.92 |
| 미네랄울 단열재 | 12,600 | 12.6 |
| 1차 알루미늄 | 80,170 | 80.17 |
| 연목 합판 및 베니어 | 3970 | 3.97 |
| 돌 | 1430 | 1.43 |
| 생산강 | 10,390 | 10.39 |
| 목재 | 2700 | 2.7 |
6. 건축 재료 관련 연구 개발
건축 재료의 효율성, 생산성 및 경쟁력을 향상시키기 위해 세계 시장에서 지속적인 연구가 수행되고 있다. 새로운 재료와 최신 기술의 활용을 촉진하고 최적화하기 위한 목적이다.
재료 연구 개발은 상업적, 학술적, 혹은 두 가지 모두의 형태로 이루어질 수 있으며, 모든 규모에서 수행될 수 있다.
신속한 프로토타입 제작은 연구자들이 재료를 빠르게 개발하고 테스트할 수 있도록 돕는다. 이를 통해 개발 과정에서 조정 및 문제 해결이 가능하며, 새로운 재료의 시장 출시 시간을 단축시킨다. 이론적으로 재료를 개발하고 테스트하여 결함을 발견하는 대신, 신속한 프로토타입 제작은 비교적 빠른 개발과 테스트를 가능하게 하여 출시 기간을 몇 년에서 몇 개월로 줄일 수 있다.
6. 1. 신속한 프로토타입 제작
7. 결론
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その結果、西ヨーロッパの建築では（アジアとは対照的に）、建築にたずさわるさまざまな職人の中でも、[[石材加工]]を行う[[石工]]（いしく。mason。石材加工職人）の役割が特に重要であった。
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必ずしもヨーロッパ全域というわけではなく、北欧や東欧などには、（石材はほぼ用いないで）ほぼ材木だけを建築材料として用いる建築物がさかんに作られた地域もある。
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よって、ヨーロッパとは対照的に、アジアでは、建築にたずさわるさまざまな職人の中でも、[[木材加工]]を行う大工の役割が特に重要であった。
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コンクリート는 주로 구조재에 포함되지만, 외장재로서의 이용도 있으며, 煉瓦는 원래는 구조재로서 탄생했지만, 장식적인 마무리재로서의 이용도 많다.
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문서
아테네의 건축물의 기둥의 대부분이 페텔리코산 대리석. 이후, 서양에서는 대리석은 건축 재료로서 정평이 나 있다.
[40]
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파리의 건축물의 대부분은, 부근의 지하로부터 파낸 응회암으로 되어 있다.
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"煉瓦"라고 표기해 버리면, 한자의 "煉"이 포함되어, 여기에는 "구운"이라는 의미가 포함되어 버려, 단지 양광에 쬐어 건조시킨 것만으로의 일광 건조 벽돌의 실태에 반하는 표현이 되어 버린다.
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본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
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