석재의 장점과 단점, 물리적 성질, 화학적 성질

 

 석재가 가지는 장점과 단점, 물리적 성질, 화학적 성질에 대해 말씀 드리겠습니다.

 

 

석재의 장점과 단점, 물리적 성질과 화학적 성질

 

 

석재의 장점과 단점

 

석재의 장점과 단점은 아래와 같습니다.

 

석재의 장점

 

 석재의 장점은 압축강도가 크며 물에 대한 저항성이 높고, 처음의 상태에서 시간이 흐름에 따라 변질이나 변화가 적으며, 산이나 염기에 견딜 수 있는 내화학성이 높습니다. 불에 타지 않으며 마모가 잘 되지 않습니다. 재질이 치밀하고 광택이 우수합니다. 외관이 웅장하고 위엄 있으며 다양한 표현이 가능하며 여러 색조의 표현이 가능합니다.

 

석재의 단점

 

 길고 큰 석재를 구하기 어려워 구조용으로 사용하기 적절하지 않습니다. 압축강도가 높은 것에 비해 인장강도는 적습니다. 비중이 크고 가공이 어려우며 화재 시 석재의 종류에 따라 균열이 생겨 재사용이 곤란하게 될 때가 있습니다.

 

 

석재의 물리적 성질

 

 석재의 비중과 흡수율, 공극률, 선팽창계수, 강도, 내구성, 내화성에 대해 알아보겠습니다.

 

석재의 비중

 

 석재의 비중은 석재를 구성하고 있는 암석의 종류에 따라 달라집니다. 강도가 비중에 비례하기 때문에 석재의 비중으로 강도와 내구성을 알 수 있습니다.

 

석재의 흡수율

 

 석재의 흡수율은 공극률에 따라 달라집니다. 석재의 틈 사이에 물이 흡수되는 양이 얼마냐를 나타내는 것이 흡수율이기 때문에 흡수율이 높다는 것은 석재가 다공질이라는 것을 의미합니다. 다공질일 경우 날씨가 추워질수록 피해를 높게 받을 수 있습니다. 화강암, 대리석, 사문암, 점판암 등의 흡수율은 0.1~0.4% 정도이지만 안산암, 응회암 등의 흡수율은 0.5~0.7% 정도로 흡수율이 큽니다.

 

석재의 공극률

 

 공극률은 석재에서 암석과 암석사이에 틈이 얼마나 차지하고 있는지에 대한 비율을 나타냅니다. 석재의 공극률은 석재를 구성하고 있는 암석에 따라 달라지며 압력이 높을 때 생산 될수록 공극률이 작고 공극률이 작을수록 내화성이 작아집니다.

 

석재의 선팽창계수

 

선팽창계수는 온도가 올라감에 따라 나타나는 길이의 변화를 이야기합니다. 석재의 선팽창계수는 석재를 구성하고 있는 암석의 종류에 따라 달라집니다. 온도 변화에 따라 석재는 복잡한 응력이 생길 수 있어 내구성이 나빠질 수 있습니다. 특히 암석의 선팽창계수는 일반적인 온도 변화에도 큰 차이를 보이기 때문에 구조재로 사용할 경우 잘 검토 후 사용해야 합니다.

 

석재의 강도

 

 일반적으로 석재의 강도를 말하면 압축강도를 말합니다. 석재의 압축강도는 중량에 비례하지만 공극률이나 함수율, 석재의 구성입자에 따라 반비례합니다. 석재 구성요소의 결합상태와 결정도가 높을수록 강도가 큽니다.

 

석재의 내구성

 

 석재의 내구성은 석재를 구성하고 있는 암석의 종류에 따라 달라지며 사용되는 장소의 기후와 노출 상태에 따라 달라집니다. 조직이 미세할 경우 유리하고 다공질일 경우 내구성이 떨어집니다. 석재의 구성암석 중 유화물, 철분, 탄산마그네시아, 탄산칼슘 등을 함유하면 내구성이 떨어지고 알루미나, 규산(염)류를 함유하면 내구성이 좋습니다.

 

석재의 내화성

 

석재는 화재가 일어날 경우 석재의 구성 암석의 팽창계수가 각각 달라져 부서질 수 있습니다. 일반적으로 대부분의 석재가 500도 이하에서는 거의 피해가 없지만 화강암과 대리석은 600도 전후에서 피해를 입게 되고 안산암, 사암, 응회암 등 열에 강한 석재의 경우 1000도까지 거의 피해를 입지 않습니다.

 

 

석재의 화학적 성질

 

 석재의 화학적 성질은 공기 중의 이산화탄소나 약한 염산, 황산 등으로 인해 생긴 침식과, 물이 스며들어 생긴 팽창수축이 반복될 경우 피해가 발생합니다. 산성에 약한 재료를 실외에서 사용하게 될 경우 오염된 공기와 빗물 등이 동시에 작용해서 녹을 있으므로 대리석이나 사문암은 외장재로 사용하지 않은 것이 좋습니다. 

 

 

주요 석재

 

일반적으로 자주 사용되는 석재 중 화강암, 대리석, 사암, 석회석에 대해 이야기해 보겠습니다.

 

화강암

 

 화강암은 심성암으로 구분됩니다. 석영, 장석, 운모와 기타 휘석, 각섬석을 함유한 광물로 이루어져 있습니다. 화강석의 색은 장석의 색조에 따라 색이 정해집니다. 주성분에 따라 흑색, 백색, 분홍색의 무늬가 생기고 이런 무늬들이 장식적으로 화강석의 가치를 가지게 해 줍니다. 

 

 화강암은 단단하고 내구성과 압축강도가 크며 외관이 아름답고 흡수율이 적으며 큰 판재를 생산할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 화재에 약하고 너무 단단하기 때문에 조각 등에는 적당하지 않으며 아치, 기둥, 토대, 바닥재, 내장재, 외장재로 주로 사용됩니다.

 

대리석

 

석회암의 변성작용으로 만들어진 변성암입니다. 건축이나 조각용 석재로 주로 사용합니다. 대리석은 색과 무늬가 아름다우며 결이 곱습니다. 또한 연마할 경우 광택이 아름답기 때문에 장식용 석재로 많이 사용되고 있습니다. 색은 부성분에 따라 여러 가지 종류로 나뉘며 순수한 것의 경우 백색을 띱니다. 강도는 아주 크지만 내화성이 낮고 산성비에 약하며 풍화가 잘 되므로 강우량이 많은 지방이나 공업도시는 실외용으로 사용하기에 적절하지 않고 실내장식재로 알맞습니다. 근대건축의 발전과 함께 장식용 건축재료로서 대리석의 수요는 점점 더 증가하고 있고 최근에는 인공대리석인 테라조가 건축에 많이 사용되고 있습니다. 테라조는 대리석을 분쇄해서 시멘트로 굳힌 후 연마한 것이며 형태의 가공이 자유롭고 가격이 저렴해서 천연 대리석보다 널리 사용됩니다.

 

사암

 

 사암은 구성된 광물의 성분에 의해 질, 내구성, 강도에 큰 차이가 있습니다. 일반적으로 규산질의 사암이 가장 강하고 내구성이 크지만 가공이 어렵다는 단점이 있습니다. 철분을 포함한 사암은 갈색을 띠며 풍화되기 쉽습니다. 석회질의 사암은 회색이며 흡수성이 크기 때문에 내구성이 약하고 점토질 사암은 질이 연약합니다. 사암 중 단단한 것은 구조용 재료로도 사용이 가능하지만 대체로 외관이 아름답지 않습니다. 연약한 사암의 경우 주로 실내장식재로 많이 사용됩니다.

 

석회석

 

 석회석은 가장 흔하게 볼 수 있는 암석 중 하나입니다. 장식성, 내구성, 균일성을 가집니다. 우리나라뿐 아니라 전 세계적으로 석회석은 많은 양이 분포되어 있습니다. 이는 수세기동안 소비한다고 가정해도 충분히 사용할 수 있는 양이라고 합니다. 국내 매장량은 413억 톤이며 경남과 제주를 제외한 전국에 고루 분포되어 있습니다.