建築材料は、建物の特性、スタイル、そして効果を決定する、建設の基本的な物質です。伝統的な建築材料には、主に石、木材、粘土レンガ、石灰、石膏が含まれ、現代の建築材料には、鉄、セメント、コンクリート、ガラス、プラスチックが含まれます。それぞれが独自の特徴を持ち、建設において重要な役割を果たしています。
伝統的な建築材料
1. 石
石材は人類史上最も古い伝統建築材料の一つです。豊富な埋蔵量、広範囲にわたる分布、緻密な構造、高い圧縮強度、優れた耐水性、耐久性、そして優れた耐摩耗性といった特徴を備えています。西ヨーロッパではかつて建築に広く石材が用いられ、フランスの壮麗なヴェルサイユ宮殿やイギリス国会議事堂などがその代表例です。また、エジプトのピラミッドは、精密に切り出された巨大な石材を用いて建設されました。石造建築は、壮大さ、荘厳さ、そして高貴さといった雰囲気を醸し出します。しかし、石材は密度と重量が大きいため、壁が厚くなりやすく、建物の容積率を低下させるという問題があります。しかしながら、高級建築においては贅沢さの象徴として用いられ、独特の芸術的効果を生み出しています。
2. 木材
木材は伝統的な建築材料として、軽量、高強度、美しい外観、優れた加工性、再生可能性、リサイクル性、そして汚染のない環境に優しいといった特性を備えています。そのため、木造建築物は優れた安定性と耐震性を備えています。しかし、建築に使用される木材には欠点もあります。変形、ひび割れ、カビの発生、害虫の発生などが発生しやすいのです。さらに、火災にも弱く、品質と耐久性に影響を与える可能性があります。
木材は優れた機械的特性を有することから、時代を超えた建築材料として、古代から広く建築に利用されてきました。中国の五台山にある南禅寺や仏光寺の一部は、典型的な建築様式の代表例です。これらの建物は、緩やかで変化のない傾斜、広い軒、際立った梁、そして荘厳で簡素な様式を特徴としています。
現代の土木工事では、梁、柱、支柱、ドア、窓、さらにはコンクリートの型枠といった要素に木材が使用されています。通気性のある建築材料である木材は、冬は暖かく、夏は涼しく、人間にとって最適な居住環境を作り出します。
南禅寺、中国
3. 粘土レンガ
粘土レンガは、人造建築材料の一種です。中国では古くから、一般的な粘土レンガが住宅建設の主な壁材となってきました。粘土レンガは、小型で軽量、施工が容易、形状が整然としていて耐荷重性、断熱性、メンテナンス性に優れ、ファサードの装飾性も備えています。建築への応用は、人々の居住空間の創造において重要な役割を果たしてきました。故宮は、粘土レンガを用いた代表的な建築表現の一つです。外観ファサードに用いられた規則的な形状の粘土レンガは、故宮の印象的な芸術的効果に貢献しています。しかし、粘土レンガの原料は天然の粘土であり、その生産には耕作地の犠牲が伴います。そのため、徐々に他の材料に取って代わられてきましたが、人類の建築史における粘土レンガの地位は決して消えることはありません。
4. ライム
伝統的な建築材料である石灰は、可塑性が強く、硬化が遅く、硬化後の強度が低く、硬化中に体積収縮が大きいことで知られています。数千年にわたる歴史は、人類がこの材料に信頼と信頼を置いてきたことを証明しています。石灰は重要な建築材料であり、内装左官工事、石灰モルタルやグラウトの調合、日干しレンガや日干しレンガの製造など、様々な建設プロジェクトや産業で広く使用されています。
同様に、もう一つの古くから伝わる伝統的な建築材料である石膏は、豊富な原材料、シンプルな製造プロセス、低い製造エネルギー消費量、優れた吸湿性、手頃な価格、そして環境への配慮を誇ります。特に、現代建築の内装間仕切り、装飾、仕上げ材に適しています。また、主に石膏プラスターや石膏製品の製造にも使用されます。
現代の建築材料
5. スチール
鉄は、現代建築において建築材料として重要な役割を果たしています。軽量でありながら高強度、優れた可塑性と靭性、安全性と信頼性、高い工業化率、迅速な施工性、容易な解体性、優れた密閉性、高い耐熱性など、優れた特性を備えています。これらの優れた特性から、鉄は現代建築に不可欠な存在となっており、主に空港やスタジアムなどの大スパン鉄骨構造物、ホテルやオフィスビルなどの高層建築物の鉄骨構造物、テレビ塔や通信塔などの高層建築物の鉄骨構造物、大型石油貯蔵タンクやガスタンクなどのプレートシェル鉄骨構造物、産業工場の鉄骨構造物、小規模倉庫などの軽量鉄骨構造物、橋梁の鉄骨構造物、エレベーターやクレーンなどの可動部用鉄骨構造物などに使用されています。
6. セメント
セメントは現代の建築材料として、工業、農業、水資源、交通、都市開発、港湾、防衛建設など幅広い分野で利用されており、現代ではあらゆる建築プロジェクトに欠かせない建設資材となっています。セメントは無機粉末材料で、水と混合すると流動性があり展性のあるペースト状になります。このセメントペーストは時間の経過とともに物理的・化学的変化を起こし、展性のあるペースト状から一定の強度を持つ硬化固体へと変化します。また、固体塊や粒状材料を接着して一体化した構造を形成することもできます。セメントは空気中で硬化して強度を増すだけでなく、水中でも硬化し、強度を維持するだけでなく、さらに強度を向上させることができます。セメントは建設プロジェクトで広く使用されており、土木工学、石油・ガスインフラ、ダム建設、石工建設、道路建設など、幅広い用途があります。
7. コンクリート
コンクリートは、現代の建築材料として、現代の建設プロジェクトにおいて非常に重要な役割を果たしています。コンクリートは、粘土、石灰、石膏、火山灰、天然アスファルトなどの結合剤と、砂、スラグ、砕石などの骨材を混合して作られる建築材料です。優れた凝集力、耐久性、耐水性など、優れた特性を誇ります。しかし、コンクリートは圧縮強度は高いものの引張強度が非常に低い脆性材料であるため、ひび割れが発生しやすいとされています。
セメントと鉄鋼の登場により、これらの材料を組み合わせることで結合力が向上し、それぞれの長所を活かしながら短所を補い合うことができることが発見されました。コンクリートに鉄筋を組み込むことで、鉄筋を大気への露出から保護し腐食を防ぐだけでなく、構造部材の引張強度も向上します。これが鉄筋コンクリートの開発につながり、建設におけるコンクリートの用途が拡大しました。
伝統的なレンガや石造りの構造物、木造構造物、鉄骨構造物と比較して、コンクリート構造物は急速な発展を遂げ、土木工学における主要な構造材料となっています。さらに、高性能コンクリートや革新的なコンクリートの種類は、建設分野において進歩と進化を続けています。
8. ガラス
さらに、ガラスとプラスチックは、革新的な建築材料として、現代の建設プロジェクトで継続的に採用されています。ガラスは、採光、装飾、そしてファサードデザインの要件を満たすことができ、現代建築のエネルギー効率の要求にも合致しています。強化ガラス、半強化ガラス、断熱ガラス、合わせガラス、着色ガラス、コーティングガラス、模様ガラス、耐火ガラス、真空ガラスなど、その多様な種類により、建築のほぼすべての側面で使用されています。
上海ポリグランドシアター
9. プラスチック
プラスチックは、優れた性能、幅広い用途、そして将来性から、現代建築において鉄鋼、セメント、木材に次ぐ第4の主要建設資材として注目されている新興建築資材です。屋根から地盤、屋外公共施設から内装材まで、幅広い用途で使用されています。現在、建設分野におけるプラスチックの最も一般的な用途は、水道管、排水管、ガス管、PVC製ドア・窓であり、次いで電線・ケーブルとなっています。
プラスチックの大きな利点の一つは、大幅な省エネ効果です。プラスチック製品の製造と使用は、他の建築材料と比較してエネルギー消費量が大幅に少なくなります。その結果、プラスチックは現在、屋根、壁、床など、様々な建築プロジェクトで広く使用されています。建築用プラスチック分野は、機能性、性能、汎用性、そしてコスト効率の向上を目指して、絶えず進化を続けています。
10. シリコンシーラント
シリコーンシーラントは、ポリジメチルシロキサンを主原料とし、架橋剤、充填剤、可塑剤、カップリング剤、触媒などを真空下で混合してペースト状に成形した物質です。常温で空気中の水分と反応し、硬化して弾性のあるシリコーンゴムを形成します。ガラスをはじめとする様々な基材の接着・シールに用いられます。現在、エオルヤはガラスシーラント、耐候性シーラント、耐火シーラント、石材シーラント、金属目地シーラント、防カビシーラント、装飾目地シーラント、断熱ガラスシーラントなど、多様な種類と仕様の多機能シーラントを提供しています。
11. ポリウレタンフォーム（PUフォーム）
近年、新しいタイプの建材として、ポリウレタンフォームが広く注目を集めています。ポリウレタンフォームは、イソシアネートやポリオールなどのモノマーから重合反応によって合成され、発生した二酸化炭素ガスが発泡剤として機能します。この反応により、緻密な構造の微細気泡フォームが生成されます。ポリウレタンフォームは、主に硬質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォーム、半硬質ポリウレタンフォームに分類されます。硬質ポリウレタンフォームが独立気泡構造であるのに対し、軟質ポリウレタンフォームは連続気泡構造で、軽量で通気性と優れた復元力が特徴です。半硬質ポリウレタンフォームは、軟質フォームと硬質フォームの中間の硬さを持つ連続気泡タイプのフォームで、より高い圧縮荷重値を持ちます。断熱性と防水性を備えた新しい合成材料である硬質ポリウレタンフォームは、熱伝導率が低く密度が小さいため、建築分野の断熱材や断熱材としてよく使用されています。
ポリウレタンフォームは、従来の建築材料と比較して、優れた断熱性能、高い耐火性、高い耐水性、安定した機械的特性など、様々な面で優れた利点を備えています。現場での流し込みや吹付により連続した断熱層を形成することができ、建物の外装、屋根、床、ドア、窓、暖房配管網など、幅広い用途に使用されています。
技術の進歩と建築ニーズの進化により、伝統建築材料と現代建築材料を比較すると、現代建築材料は伝統建築材料よりも多くの利点を備えています。その結果、現代建築材料は現代建築において主導的な地位を占め、伝統建築材料は補助的な役割を担うようになりました。鉄鋼、セメント、コンクリート、ガラス、複合材といった現代建築材料は、石材、木材、粘土レンガ、石灰石膏といった伝統建築材料が課していた形状やサイズの制約を打ち破り、高層・大スパン構造の開発を促進し、都市建設のニーズを満たし、現代社会における環境保護と省エネの潮流に合致しています。
投稿日時: 2023年8月31日
