건축재료의 분류, 각종 성질

 

건축재료의 분류와 각종 성질에 대해 알아보고자 합니다. 건축재료는 다양하게 분류되어 지고 있고, 성질 역시 다양합니다. 먼저 건축재료의 분류에 대하여 먼저 말씀 드리겠습니다.

 

건축재료의 분류, 각종성질

 

 

건축재료의 분류

 

 건축재료는 재질별 분류, 용도별 분류, 기능별 분류, 형상별 분류, 기타 분류로 나눌 수 있습니다.

 

재질별 분류

 

 재질별 분류는 재료의 구조, 조직과 그 생성과정에 의한 분류법으로 현재 주로 사용되고 있는 건축재료의 분류법입니다. 건축재료를 처음 대하는 학생에게 알기 쉬운 분류법으로 건물의 부위와의 관련성은 적으며 다른 종류의 재질을 조합시켜 구성한 복합재료의 관계설정이 어렵습니다.

 

용도별 분류

 

 건축재료가 수직인지 수평인지, 면적인지 선적인지, 내부에 면하는지 외부에 접하는지, 물건이나 사람을 적재할 수 있는지에 의해 분류되고 있습니다. 건물의 각 부위에 따라 사용할 수 있는 재료를 알 수 있어 설계할 때나 시공할 때 편리합니다. 경우에 따라서는 용도별 분류를 부위별 분류법, 공사별 분류법으로 불립니다.

 

 재료의 용도별 분류로는 기초재료, 구체재료, 지붕재료, 천장재료, 벽재료, 바닥재료, 창호재료, 기타 분류로 나눌 수 있습니다.

 

기초재료의 예시로는 강재 흙막이, 콘크리트 말뚝, 석재를 들 수 있습니다. 구체재료의 예는 형강, 콘크리트, 노송나무입니다. 지붕재료의 예시는 기와, 석면 슬레이트, 아스팔트 등이 있으며 벽재료의 예는 뿜칠재, 모르터, 벽돌 등을 들 수 있습니다. 바닥재료의 예는 모르터, 플라스틱 타일 등이 있고 창호재료의 예로는 알루미늄 새시, 망입유리 등이 있으며 기타 분류로는 스테인리스스틸난간대, 플라스틱 물홈통 등을 들 수 있겠습니다.

 

 기능별 분류

 

 물, 외력, 열과 같은 특정인자에 대해 분류한 분류법입니다. 거주성 향상, 에너지 절약 등을 목적으로 재료를 선택할 경우 유리한 분류법입니다.

 

 재료의 기능별 분류로는 구조재료, 마감재료, 단열재료, 흡음재료, 차음재료, 채광재료, 방수재료, 흡습재료, 불연재료, 접합재료, 기타 분류가 있습니다.

 

 구조재료의 예시로는 목재, 철강, 콘크리트, 목재 등이 있으며 마감재료는 타일, 도료, 카펫 등을 예로 들 수 있습니다. 단열재료는 연질 섬유판, 암면판 등이 있으며 흡음재료는 질석 플라스터, 흡음 텍스가 있고 차음재료는 콘크리트가 있습니다. 채광재료로 사용되는 재료는 유리, 아크릴 수지가 있으며 방수재료는 아스팔트, 합성고분자 시트가 있고, 흡습재료로는 목재, 종이가 있습니다. 불연재료는 석면판, 콘크리트, 철강이 있고 접합재료는 못, 접착제 등을 예시로 들 수 있겠습니다.

 

 재료의 형상별 분류

 

 KS 건축 모듈이나 건축학회 설계계획서 자료에 의한 방법입니다. 건축재료나 건축부품은 치수가 지정되어 있는지 여부에 따라 네 종류로 분류되어 있습니다.

 

 정해진 기하학적 형태를 가질 수 없는 건축재료를 L0 재, 두께만 지정되어 있는 건축재료를 L1 재, 정해진 단면형을 가진 상태로 길이는 지정되지 않고 제조된 건축재료를 L2 재, 3방향의 치수가 지정되어 공장생산 되는 건축재료나 건축부품을 L3 재라고 분류하고 있습니다. 

 

 L1 재는 두께만 지정되어 있는 시트를 예로 들 수 있고 L2 재는 단면만 정해져 있고 길이는 자유로운 H형강이 있습니다. 이와 같은 형상별 분류는 공장에서 생선성이 좋고 현장 조립공수의 산정 등을 실시할 때 편리합니다.

 

 기타의 분류

 

 위의 재질별 분류, 용도별 분류, 기능별 분류, 형상별 분류 외에 인공재료와 천연재료 등의 분류법이 있습니다만, 공간의 감각특성을 반영한 분류법은 아닙니다. 인간의 감성에 기준한 무늬, 바탕, 색채 등에 의한 마감재의 분류법이 확립된다면 다양한 용도로 사용될 수 있을 것으로 생각됩니다.

 

 

각종 성질

 

 건축재료에는 물리적 성질, 기계적 성질, 화학적 성질, 내구성으로 나눌 수 있습니다.

 

 물리적 성질

 

 물리적 성질은 비중, 함수율, 흡수율, 비열, 열전도율, 온도전도율, 열팽창률, 연화점, 인화점, 착화점, 흡음률, 차음률, 빛의 투과율과 반사율이 있습니다.

 

 재료의 중량을 판단하는 기준이 되는 동시에 재료의 강도, 열전도율, 흡수성 등과 밀접한 관계가 있는 비중은 다른 성질을 추정할 수 있습니다. 비중에는 재료 중 공극이나 세공을 포함하지 않는 체적을 기초로 산출한 것인 진비중과 재료 중 공극과 세공을 포함하는 체적을 기초로 하여 계산하는 겉보기비중이 있습니다.

 

 재료 중에 포함된 수량을 건조 시의 질량 혹은 체적으로 나눈 값을 함수율이라 하고 목재나 콘크리트 등의 건조질량은 105 ºC에서 정질량이 될 때까지 건조하여 구하게 됩니다. 완전하게 흡수한 때의 함수율인 흡수율은 재료 중 공극이나 세공의 다소와도 밀접한 관계가 있으며 재료의 비중에 따라 달라지게 됩니다.

 

 비열은 재료를 가열하거나 냉각을 계산할 시 중요한 값입니다. 질량이 1g인 재료의 온도를 1 ºC 만큼 올리는 때 필요한 열량입니다. 열용량은 비열 X 질량으로 재료에 열이 축적되는 용량을 뜻하며 단위는 cal/gºC로 표시합니다.

 

 열전도율은 단위 두께를 가진 재료의 단면에 단위온도 차이를 줄 경우 단위시간당 흐르는 열량을 말합니다. 재료 공극의 크기 또는 그 양에 따라 달라질 수 있으며 함수 정도에 따라서도 변화할 수 있습니다. 단열효율을 명확히 하기 위해 필요합니다.

 

 온도전도율은 기온의 변화나 화재로 인해 바닥 슬래브나 벽체 등이 온도변화를 받게 될 경우 부재 내부의 온도변화 상태를 산정하기 위해 사용됩니다. 열전도율과 함께 재료의 온도가 상승하며 온도전도율이 변하게 됩니다.

 

 열팽창률은 재료의 온도변화로 인해 수축과 팽창하는 비율을 말합니다. 플라스틱의 열팽창률이 크고 콘크리트는 일반적인 온도에서 강재와 거의 유사합니다.

 

  연화점은 아스팔트나 플라스틱 같은 재료에 열이 가해지면 무르게 되어 액체로 돌아가게 되는데 이러한 연화상태의 조건에 맞는 온도를 말합니다. 다시 열을 가할 때 열분해를 일으키고 증발가스가 발생할 경우 불에 닿으면 인화하는데 이 온도를 인화점이라고 합니다. 목재의 경우 250 ºC가 인화점입니다. 열이 가해짐으로 인해 자연 발화하게 되는 온도를 착화점 또는 발화점이라고 하며 목재의 착화점은 450 ºC 정도입니다.

 

 천장재료나 벽에 음이 도달할 경우 일부는 재료에서 반사되고 다른 일부는 내부에 흡수되게 되는데 흡음률은 재료에도 영향을 받게 되지만 두께 및 설치법, 재료의 공기층 두께 등에도 달라집니다. 차음률은 음의 전도를 막는 능력을 말하는데 보통 데시벨이라고 말합니다. 소리를 구조나 재료가 몇 데시벨이나 저하시키는가로 표기하게 됩니다.

 

 입사에너지와 투과에너지의 비를 빛의 투과율이라고 하며 이는 빛이 채광재료를 얼마나 투과하느냐를 말합니다. 일반적으로 사용되는 유리나 플라스틱 같은 투명한 재료는 투과율로, 불투명한 재료는 반사율로 광학적 성질을 나타냅니다.

 

기계적 성질

 

 기계적 성질은 탄성과 소성, 응력-변형곡선, 탄성계수, 포아송비, 강도 등으로 나뉩니다.

 

응력은 재료에 외력이 작용할 경우 재료 내부에 발생합니다. 응력에 따라 재료는 변형됩니다. 이때 단위면적당 응력을 응력도라 정의하고 단위길이의 변형을 변형도라고 부릅니다. 대부분의 건축재료는 외력이 작용하는 초기단계에서 응력도는 변형도에 반비례하며 탄성계수라 부릅니다. 다음으로 탄성체에 외력이 작용할 경우 응력 방향의 변형이 생기며 직각방향에도 변형이 생깁니다. 이와 같은 세로변형과 가로변형의 비를 포아송비라고 하며 그 역수를 포아송수라 합니다.

 

 강도를 비중으로 나눈 값을 비강도라고 합니다. 이는 재료의 구조적 적성을 비교하는 하나의 척도가 됩니다. 보통 재료에서 강도라고 한다면 정적인 강도를 말합니다. 정적의 최대응력도가 재료의 강도를 말합니다.

 

화학적 성질

 

 화학적 침식 작용에는 대기나 오수, 유류 등 완만하게 작용하는 경우가 있고 산, 알칼리와 같이 화학적으로 활성도가 강한 약품 작용도 있습니다. 이 상태에서 물리적 작용까지 받게 된다면 파괴나 손상을 입게 됩니다.

 

 따라서 콘크리트를 사용하는 경우 콘크리트와 면하는 경우 접착제는 내알칼리성이 있어야 합니다. 금속을 부식하는 재료와 금속을 함께 사용할 경우 금속이 부식되게 되어 고려하여 사용되어야 합니다.

 

 각 재료의 내약품성은 산, 알칼리, 염분 등에 지속적으로 접촉된 경우 나타나는 부식정도에 따라 판단됩니다. 이때 사용된 약품의 종류, 농도, 시험방법, 온도 등에 따라 변화가 다를 수 있으며 같은 산이라도 종류에 따라 나타나는 변화가 다를 수 있습니다.

 

내구성

 

 건축재료는 장기간에 기상작용과 화학작용을 받기도 하고 생물작용을 받기도 하며 기계적 작용을 받기도 합니다. 이러한 손상을 노화라 하고 내구성은 노화에 대한 저항정도를 말합니다.

 

  기상작용에는 동해, 용적변화, 자외선, 결로 등이 있고 기계적 작용에는 충격, 마모 등이 있으며 생물작용에는 균해, 충해, 부식이 있습니다. 부식은 강재의 대기 중 부식이 있고 강재의 토양부식, 콘크리트의 대기부식이 있습니다.