건축의 재료시험법 및 재료의 발전과정

재료 시험법)

재료 시험의 목적은 그 재료가 사용 목적 및 사용조건에 적당한가를 시험하고, 또한 안전한 하중의 한계와 재료의 변형 능력을 검토하는 데 있다. 보통 재료시험이란 넓은 의미에서 생각할 때 기계적, 물리적, 화학적 성질을 시험하는 것이다. 그러나 좁은 의미에서의 재료시험이란 공학적 재료 시험을 말한다. 이것은 재료의 기계적 성질들을 시험하는 것을 의미한다. 기계 또는 구조물에 사용되는 공업재료는 크게 다음의 3종류로 분류할 수 있다.
- 금속재료: 철, 강, 비철금속 등
-비금속 무기 재료: 시멘트 콘크리트, 세라믹, 도자기 등
- 비금속 유기 재료: 목재, 고무, 플라스틱, 가죽, 복합재 등
일반적으로 재료에 외력을 가하면 변형이 생기는데 기계적 변형이라고 한다. 이 기계적 변형에 관련된 성질을 기계적 성질 또는 역학적 성질이라고 하며, 이 기계적 성질을 결정하는 시험이 바로 재료 시험이다. 이때 작용하는 외력을 하중이라고 부른다.
재료의 기계적 성질로서 기본적인 것에는 탄성, 최대강도, 변을, 탄성계수, 푸아송비, 경도, 인성, 피로강도, 연성, 크리프 등이 있다. 이와 같은 성질에 대한 외력으로 인장, 압축, 전단, 벤딩, 비틀림 등에 있다. 외력의 종류에 의해 기계적 성질이 다르므로, 목적에 따라 각종 외력을 사용하여 시험하고 그 값을 결정하는 것이 필요하게 된다. 재료시험은 일반재료시험과 특수재료시험으로 크게 나눌 수 있다.

- 일반 재료 시험
일반 재료 시험은 작용하는 하중 상태 및 조건에 따라 정적 시험과 동적 시험으로 분류된다.

1) 정적 시험
정적 하중을 가하여 시험하는 것으로 정하중 시험이라고도 한다. 정하중 시험은 인장, 압축, 전단, 굽힘 및 비틀림 등의 강도 시험을 총칭한 것이다. 일반적으로 비교적 짧은 시간 내에 시험목적을 달성할 수 있으나, 크리프 시험과 같이 긴 시간이 필요한 정적 시험도 있다.

2) 동적 시험
동적 시험은 재료의 동적 하중을 가하면서 시험하는 것으로, 비교적 실제 상태와 근사한 조건의 시험이라고 할 수 있다. 이것에 속하는 것에는 다음과 같은 것이 있다.
-충격시험
-피로시험
재료시험에는 굳은 물체를 시험할 때 재료에 압입자국 또는 흠집을 주어, 그 재료의 변형 저항을 경도로 표시하는 경도시험이 있다.
위에 설명된 각종 일반 재료 시험의 종류를 종합하여 열거하면 아래와 같다.
-인장시험, 압축시험, 굽힘시험, 전단시험, 비틀림 시험, 충격시험, 피로시험, 경도시험, 크리프시험

-  특수(목적) 재료 시험
특수재료시험은 특수한 목적으로 재료를 시험하는 것으로 예를 들면 다음과 같다.
1. 연성시험
2. 마모시험
3. 스프링 시험
그리고 전술한 피로시험을 특수한 시험으로 취급할 때도 있다.

- 기타 분류 방법
또 다른 재료시험의 분류 방법에는 동일 계통을 중점적으로 취급한 다음과 같은 방법이 있다.
1. 보통 강도시험: 인장, 압축, 굽힘, 전단, 비틀림 등 시험
2. 피로시험: 반복 인장 및 압축, 반복 벤딩, 반촉 비틀림, 복합 피로
3. 충격시험: 충격인 장, 충격 압축, 충격 벤딩, 반복 충격
4. 크리프시험: 인장 크리프, 토선 크리프
5. 경도시험: 압입 강도, 충격강도, 스크래치 경도, 롤링 시험
6. 기타시험: 마모시험, 연성 시험 등
위에서 설명한 재료시험은 시편을 파괴하든가 또는 변형을 주어 시험하므로, 이것을 일괄하여 파괴시험이라고 부른다. 이와 반대되는 것을 비파괴시험이 있다.

-비파괴 시험
각종 주물, 단조 물, 용접물 및 기계 부품 등을 파괴하지 않고 완성된 제품 내부의 결합을 시험 및 평가하는 방법이 있다. 이에 속하는 것으로는 다음과 같은 것이 있다.
1. 방사선 탐상 시험
2. 초음파 탐상 시험
3. 자분탐상 시험
4. 와류 탐상 시험
5. 침투 탐상 시험
6. 홀로그래피 시험
7. 음향 방출 탐상 시험
그러나 비파괴시험은 특수시험에 속하고 기계적 성질 시험과는 달리 재료의 결함을 검사하는 목적에 주로 쓰인다.

건축재료의 발전 과정)

과거 천연재료를 사용한 이래로 산업혁명에 의한 인공재료의 등장 및 기계화에 따른 대량생산은 형상 및 치수의 규격 통일, 의장 및 품질의 표준화를 요구하게 되었으며 현재까지 계속 발전해 나가고 있다.
앞으로 건축생산에 사용되는 건축재료는 현재 건축물의 종류가 다양화되고 대형과 고층화됨에 따라 건물의 요구성능이 고도화되므로 고성능화가 요구되고 있다.
또한 건축수요의 증대에 따라 재료의 공급과 시공의 양면에서 기술 노동자의 부족을 초래하고, 노무비 상승과 기능의 질적 저하를 유발하여 공사 전체의 저품질 화를 피하기 위하여 공사내용의 간략화와 합리화를 도모하고 에너지 절약 화와 능률화의 중요성이 점등되었다. 따라서 건축생산의 근대화와 공업화를 기할 필요가 있어 건설작업의 기계화, 합리화에 따라 재료의 개선과 개발이 필요하고, 공업화 수법의 일환으로서 각종 조립공법, 프리페프화의 경향이 커지고, 아울러 건축재료와 그 생산 기자재의 국제화 경향 또한 커지고 있다.

목재)
목재는 건축용 재료로서 옛날부터 중요한 구조재와 수장재료 사용되었다. 현재에는 철근콘크리트와 철재 등의 사용으로 사용량이 줄었으나, 자연 친화 건축에 대한 요구가 증가함에 따라 선호도도 다시 증가하고 있다.
목재의 장점으로는 가볍고 비중이 적은 데 비해 압축강도 및 인장 강도가 크고, 가공성이 좋으며 열전도율이 낮아 보온, 방한, 방사성이 뛰어나고 음의 흡수 및 차단성이 클 뿐 아니라 흡습 조절의 능력이 우수하다.