건축재료의 일반적 성질

건축재료의 일반적 성질)

- 역학의 성질
재료의 역학적 성질은 어떤 재료에 외력이 가해져서 파괴되기까지의 상상과 그 파괴강도에 관한 검토이다. 구조재는 물론 수장재라도 그 재료가 사용된 상태에서 받는 외력의 종류와 크기를 잘 산정하여 충분히 견딜 수 있는 단면과 성질을 사용하여야 한다. 그러기 위해서는 각종 재료의 성질을 명시한 재료 성질 일람표를 작성하여 두는 것도 건축설계의 좋은 자료로 이용된다.

1. 강도, 경도
어떤 재료에 외력을 가하면 그 재료에는 그와 동등한 저항력이 생기게 된다. 이것을 내응력이라 하며 단위 단면적 당의 응력을 응력도료하고, 최대응력도 늘 그 재료의 최대하중이라 한다.  
외력의 작용 방향에 따라 인장, 압축 전단, 휨강도 등이 있다. 특히 하중이 급격하게 가해질 경우에는 충격강도라 하며 그 재료의 충격 흡수에너지로 표시하기도 한다. 기타 반복 강도, 단기, 장기 강도 등이 있다. 경도는 강도와는 달리 재료의 굳은 정도를 뜻하며 측정법은 굳은 물체를 낙하시키거나 부딪쳐서 그 재료에 생기는 홈의 크기로 표시한다. 이는 부분적인 압축 또는 충격강도의 일종이기도 하다.

2. 강성
재료가 외력을 받아도 잘 변형되지 않는 성질을 재료의 강성이라 하며, 외력을 받아도 변형을 적게 일으키는 재료를 강성이 큰 재료라 한다. 강성은 탄성계수와 밀접한 관계가 있으나 강도와는 직접적인 관계가 없다.

3. 연성
재료가 탄성한계 이상의 힘을 받아도 파괴되지 않고 가늘고 길게 늘어나는 성질을 연성이라 한다. 따라서 연성이 풍부한 재료를 인장력을 주어 가늘고 길게 늘어나게 할 수 있는 재료를 말한다.

4. 메짐성
재료가 외력을 받아도 변형되지 않거나 극히 미미한 변형을 수반하고 파괴되는 성질을 메짐성이라 한다. 메짐성을 가진 재료는 충격강도와 밀접한 관계가 있어 갑자기 파괴될 위험성이 크다. 유리와 콘크리트 등은 메짐성이 큰 재료이다.

5. 인성
재료가 외력을 받아 변형을 나타내면서도 파괴되지 않고 견딜 수 있는 성질을 인성이라 한다. 극한 강도와 연신 성이 큰 재료일수록 인성이 크다.

6. 전성
압력이나 타격에 의해서 파괴됨이 없이 판상으로 되는 성질을 전성이라 한다. 금속재료의 일반적 성질로 금, 은, 알루미늄, 구리 등은 전성이 큰 대표적인 재료이다.

7. 탄성, 소성,
재료에 외력을 가하면 변형한다. 이 외력을 제가 할 때는 원형으로 되돌아가는 성질은 탄성이라 하고, 원형대로 복구되지 않는 성질을 소성이라 한다. 목재, 콘크리트, 강재, 유리 등은 탄성이 크나 너무 큰 외력을 가하면 원형으로 복구되지 않는다.
소성 재료는 납, 아스팔트 퍼티 등이 있고 염화비닐 등의 열가소성 플라스틱은 열을 받으면 소성이 나타난다. 소성변형은 영구변형이라고 하는데 구조재료에서의 소성은 금물이다. 재료 자체는 탄성적이지만 그 접합부의 이동, 변형이 소설적인 경우도 구조물에는 좋지 않은 영향을 준다.

8. 점성
유체가 유동하고 있을 때 유체의 내부에 흐름을 저지하려고 하는 내부 마찰저항이 발생하는데 이러한 성질을 점성이라 하며 에폭시, 페인트 등을 예로 들 수 있다.

- 물리적 성질

1. 비중
재료의 중량을 그와 동일한 체적의 4℃인 물의 중량으로 나눈 값을 비중이라 하며, 공극과 수분을 포함하지 않은 비중을 진 비 중, 포함한 비중을 겉보기 비중이라 한다.

2. 함수율
재료 중에 포함된 수분의 중량을 그 재료의 건조 시의 중량으로 나눈 값이다.

3. 흡수율
재료를 일정 시간 물속에 넣었을 때 재료의 건조중량에 대한 흡수량의 비율이며 중량 백분율로 표시한다.

4. 열전도율
동일 재료 내에서 온도 차가 있을 경우 전도에 의해 열이 이동되는 정도를 나타낸 것으로 단위는 kcal/mh℃이다.

5. 열관류율
벽체나 지붕, 슬래브 등 단일재료가 아닌 복합재료를 통한 열의 이동 정도를 나타낸 것으로 표면 열전달, 재료 속의 재료표면에서의 열전달의 세 과정으로 이루어진다. 

6. 열팽창계수
온도의 변화에 따라 재료가 팽창 수축하는 비율을 열팽창계수라 한다. 이것에는 선팽창계수와 체팽창계수가 있는데 주로 선팽창계수를 이용한다.

7. 열용량
재료에 열을 저장할 수 있는 용량을 열용량이라고 하는데 비열에 비중을 곱하여 구하며 단위는 kcal/℃로 표시한다.

8. 투과율, 반사율
투과율은 광선이 채광 재료를 얼마나 투과하느냐의 정도를 나타낸 것으로, 입사광 속에너지에 대한 투과 광속에너지의 비율을 백분율로 표시한다. 반사율은 재료의 입사광 속 에너지에 대한 반사광 속 에너지의 비율을 백분율로 표시한 것이다.

9. 흡음률
재료가 어느 주파수의 음에 대하여 음의 에너지를 흡수하는 효율을 그 주파수에서의 흡음률이라 하며, 입사 음파 에너지에 대한 흡수 에너지의 비율로 표시한다.

10. 차음도
차음도 는 재료의 한편에 투사된 음의 세기가 반대편에서 얼마나 약화하였는지를 나타낸 것으로 단위는 dB로 표시한다.

- 화학적 성질

1. 화학성분과 조성
재료의 화학성분과 조성을 규명함으로써 그 재료의 선택이나 사용 방법을 적절하게 해주고 사용 후 유지관리에 도움을 줄 수 있다. 화학성분과 조성을 잘 아는 재료일지라도 사용 방법이나 재료선택이 잘못되면 사용 후에 발견되는 결함을 완전히 방치할 수가 없다.

2. 화학저항성
재료가 산, 알칼리, 염류, 기름 등의 작용에 대해 저항하는 성질을 화학저항성이라 한다. 화학저항성은 재료의 내구성에 커다란 영향을 미치게 되므로 확인할 필요가 있다.

3. 내구성
재료가 장기간에 걸쳐 외부로부터 물리적, 화학적, 생물학적 작용에 저항하는 성능을 내구성이라 한다. 내구성에 영향을 주는 인자는 건습의 반복, 동해의 반복, 마모, 침식, 풍화, 충해, 곤해 등을 들 수 있다.