石工
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石工とは、レンガ、石、または類似の材料（モルタル塗りを含む）を用いて建造物を建築する技術です。これらの材料は、モルタルで敷き詰められ、接合され、接着されることがよくあります。石工という用語は、建築材料（石、レンガなど）そのものを指すこともあります。
石造建築の一般的な材料は、レンガや石材、大理石、花崗岩、石灰岩などの岩石、鋳石、コンクリートブロック、ガラスブロック、アドベなどです。石造建築は一般的に非常に耐久性の高い建築様式です。しかし、使用される材料、モルタルの品質と職人技、そしてユニットの組み立て方法は、石造建築全体の耐久性に大きな影響を与える可能性があります。
石工は、石工（masons）または煉瓦積み職人（bricklayer）、あるいは地域によっては口語的に「ブリッキー（brickie）」と呼ばれます。これらはいずれも建設業に分類されます。
歴史
石工は、文字が記されるよりも古い、最も古い建築技術の一つです。エジプトのピラミッド、ローマの水道橋、中世の大聖堂などの建設は、いずれも石工の好例です。初期の建造物では、石材自体の重量を利用して、構造物を横方向の動きから安定させていました。石工の種類と技術は、建築上のニーズや文化規範に合わせて進化しました。20世紀半ば以降、石工は、現代の薄くて軽い高層建築システムに見られる張力を支えるため、鉄筋コンクリート構造を採用することが多くなりました。[ 1 ]
アプリケーション
石積みは構造用途と非構造用途の両方があります。構造用途には、壁、柱、梁、基礎、耐力アーチなどが含まれます。一方、石積みは暖炉、煙突、ベニヤシステムなどの非構造用途にも使用されます。[ 1 ]
レンガとコンクリートブロックは、先進国で最も一般的な石積み材であり、耐荷重型と非耐荷重型があります。コンクリートブロック、特に中空ブロックは、石積み建築において様々な可能性を提供します。コンクリートブロックは一般的に高い圧縮強度を有し、中空ブロックが充填されていない構造物では、横方向の荷重が軽い場合に最適です。中空ブロックの一部または全部をコンクリート、または鉄筋（通常は鉄筋）入りコンクリートで充填すると、構造物の引張強度と横方向の強度が大幅に向上します。
利点
- レンガや石などの材料を使用すると、建物の熱質量を増やすことができます。
- 石積みは不燃性製品であり、建物を火災から守ることができます。
- 石積み壁はハリケーンや竜巻の破片などの飛来物に対してより耐性があります。[ 2 ]
デメリット
- 極端な気象は、特定の状況下では、凍結融解サイクルに伴う膨張と収縮の力により、石積みの劣化を引き起こす可能性があります。[ 3 ]
- 石積みは重くなりがちで、安定した地盤、つまり、撹乱されていない、または機械的に圧縮された土壌の上に建てなければなりません。そうでないと、ひび割れが生じる可能性があります。[ 4 ]
- コンクリートとは異なり、石造建築は機械化に適しておらず、より熟練した労働者を必要とする。[ 1 ]
構造上の制限
石積み壁の問題の一つは、その固定を主に自重に頼っていることです。個々のブロックやレンガは、薄いモルタル層を介して互いに緩く接合されているだけです。そのため、建物全体が水平方向に揺れる地震では、石積み壁は十分な耐力を発揮できません。地震時の倒壊の多くは、耐力壁である石積み壁で発生しています。さらに、石積み構造の重量が重い建物は、より大きな被害を受けます。
ドライセット石積み
石積み壁の強度は、建築材料とモルタルの結合力に完全に依存しているわけではありません。連結された石積みブロック間の摩擦力だけでも、十分な強度が得られる場合が多くあります。ブロックには、この連結性を高めるために溝やその他の表面加工が施されている場合があり、乾式石積み構造ではモルタルを全く使用しない場合もあります。
石積み
石積みに使用される石材は、仕上げ加工されたものと粗仕上げのものがありますが、どちらの場合も、角、ドアや窓枠などの部分は仕上げ加工が施されるのが一般的です。仕上げ加工された石材を使用する石積みは切石積み、不規則な形状の石材を使用する石積みは捨石積みと呼ばれます。捨石積みと切石積みはどちらも、石材を慎重に選定または切断することで、均一な高さの段状に積み上げることができますが、多くの石積みは段状に積み上げられていません。
- スリップフォーム石工法では、鉄筋コンクリートと砕石面のハイブリッド壁を製造します。
- CMU、現場打ちコンクリート壁、またはティルトアップコンクリート壁の上に天然石のベニヤ板を貼り付けて、石積みのような外観にすることが広く行われています。
- 滑らかな楕円形の川石が化粧板として使用されることもあります。この種の材料は大量のモルタルを必要とし、構造強度が不足する可能性があるため、堅固な石積みには適していません。
- 人工石または養殖石のベニヤは、天然石の代替品として人気があります。
- 人工石ベニアは通常コンクリートから作られています。
- 世界中の採石場から天然石を採取し、型、骨材、色落ちしない顔料を使用して再現します。
- 一見すると、天然石のベニヤ板と人工石のベニヤ板の間には視覚的な違いがないように見えるかもしれません。
レンガ
堅固なレンガ壁は、2 層以上の垂直なレンガ層 (ワイス) で構成され、水平に走るレンガ (ストレッチャーレンガ ) と、壁を横切るレンガ (ヘッダーレンガ )が結合されています。レンガの各列はコースと呼ばれます。ヘッダーとストレッチャーのパターンによって、コモン ボンド (6 コースごとにヘッダー レンガを使用)、イングリッシュ ボンド、フランドル ボンド(コースごとにストレッチャーレンガとヘッダーレンガが交互に配置)など、さまざまな結合が生まれます。結合の強度と断熱性はそれぞれ異なります。垂直に交互に配置した結合は、交互に配置していない結合よりもやや強度が高く、大きなひび割れが発生しにくい傾向があります。
均一性と素朴さ
先進国では、一般的にレンガのスタイルや種類を幅広く選択できるため、最終製品の外観に多様性が生まれます。1950年代から1970年代に建てられた建物では、レンガの均一性と石積みの精度の高さが一般的でした。それ以降、このスタイルは殺風景すぎると思われたため、より古くて粗雑な作業を模倣する試みがなされました。レンガの表面には、色が濃く不規則な形の焼きレンガを混ぜることで、特に素朴な外観に仕上げられています。また、年代物の回収レンガを使用したり、タンブリングなどのさまざまな表面処理を施して、新しいレンガに人工的に古びた感じを出したりすることもできます。20世紀後半の素朴さを追求した試みは、自由で芸術的なスタイルを専門とする石工によって引き継がれ、レンガの列は意図的にまっすぐではなく、織り目になってより有機的な印象を形成しています。
蛇紋石積み
クリンクルクランクル壁とは、直線ではなく、曲がりくねった形状のレンガ壁です。このタイプの壁は、直線の壁よりも倒壊しにくく、補強されていない一枚のレンガで造られることもあります。そのため、長さは長くなりますが、直線の壁よりも経済的です。
コンクリートブロック
シンダーコンクリートのブロック (シンダーブロックまたはブリーズブロック)、普通のコンクリート (コンクリートブロック)、または中空タイルは、一般的にコンクリート組積造ユニット (CMU) と呼ばれています。これらは通常普通のレンガよりはるかに大きいため、一定の大きさの壁を敷くのがはるかに速くなります。さらに、シンダーブロックとコンクリートブロックは一般にレンガより吸水率がはるかに低いです。これらは、化粧レンガ組積造の構造コアとして使用されることが多く、またはそのような外観が許容されるか望ましい場合は、工場、ガレージ、その他の産業スタイルの建物の壁に単独で使用されます。このようなブロックには、装飾のためにスタッコ表面が施されることがよくあります。強化用の合成繊維を含む表面結合セメントがこの用途で使用される場合があり、ブロック壁に余分な強度を与えることができます。表面結合セメントは、多くの場合あらかじめ着色されており、染色または塗装して、スタッコのような仕上げの表面にすることができます。
より小型の粘土質レンガと比較したコンクリートブロックの主な構造上の利点は、ブロックの空隙を鉄筋の有無にかかわらずコンクリートで充填することによって CMU 壁を補強できることです。一般的に、特にコーナー、壁端、開口部にある特定の空隙は充填と補強のために指定され、他の空隙は空のままにされます。これにより、すべての空隙を充填して補強するよりも経済的に壁の強度と安定性が向上します。通常、CMU で作られた構造では、壁の最上段のブロックにコンクリートを充填し、鉄筋で結んでボンド ビームを形成します。ボンド ビームは、現代の建築基準法や管理基準で多くの場合必須となっています。ラダー鉄筋と呼ばれる別のタイプの鉄筋を、コンクリートブロック壁の水平モルタル目地に埋め込むこともできます。鉄筋を導入すると、一般的に CMU 壁は補強されていない壁よりも横方向および引張方向の強度が大幅に向上します。
「建築用石積みとは、標準的なコンクリートブロックを美観に優れたコンクリートブロックユニット（CMU）へと進化させたものである」[ 5 ] 。CMUは様々な表面仕上げを施すことができる。製造中に着色したり、設置後に染色や塗装を施したりすることができる。製造工程の一環として分割することで、ブラウンストーンなどの天然石の外観を模倣した粗い表面をブロックに施すこともできる。CMUには、刻み目、リブ、サンドブラスト、研磨、筋目（レーキングまたはブラシ仕上げ）、装飾用骨材の混入、硬化中の制御されたスランプ処理、あるいはこれらの技術を複数組み合わせて製造することで、装飾的な外観を実現することも可能である。[ 6 ]
「施釉コンクリートブロックは、コンクリートブロックに恒久的な着色面材（通常はポリエステル樹脂、シリカ砂、その他の化学物質で構成されている）を接着することで製造され、滑らかで不浸透性の表面を提供します。」[ 7 ]
ガラスブロック
ガラスブロックまたはガラスレンガはガラスで作られたブロックで、ブロックを通して半透明からクリアな視界を提供します。
ベニヤ板積み
石積みベニヤ壁は、通常は粘土質のレンガでできた石積みユニットで構成され、通常は木または石材でできた構造的に独立した壁の片側または両側に設置されます。この場合、レンガ積みは主に装飾用であり、構造的ではありません。レンガベニヤは一般に、レンガ タイ (構造壁に取り付けられた金属ストリップ、およびレンガベニヤのモルタル目地) によって構造壁に接続されます。レンガベニヤと構造壁の間には通常、隙間があります。粘土質レンガは通常完全には防水ではないため、構造壁には耐水表面 (通常はタール紙) が施されていることが多く、隙間に溜まった湿気を排出するためにレンガベニヤの底部に水抜き穴が開けられることがあります。コンクリート ブロック、天然石と人工石、ベニヤアドビが、非常によく似たベニヤとして使用されることがあります。
コンクリートブロック、レンガ、アドベ、石、ベニヤ板、またはこれらの組み合わせを用いた断熱建築物のほとんどは、木製の間柱の間にグラスファイバー製の断熱材を敷き詰めるか、硬質断熱ボードを漆喰や乾式壁で覆う形で内装断熱が施されています。ほとんどの気候において、この断熱材は壁の外側に設置するとより効果的であり、建物内部は前述の石積みの熱容量を活用できます。しかし、この方法では断熱材の上に何らかの耐候性のある外面を設ける必要があるため、一般的にコストが高くなります。
蛇籠
蛇籠は籠で、現在では通常、亜鉛メッキ鋼で作られ、中くらいの大きさの砕石が詰められています。これらは単一のユニットとして機能し、セットバックして積み重ねることで護岸や擁壁を形成します。水はけがよく、柔軟性があり、洪水、上からの水の流れ、凍害、土砂流出に強いという利点があります。予想される耐用年数は、構成されているワイヤーの長さに限られ、厳しい気候（塩水環境の海岸側など）で使用する場合は、適切な耐腐食性ワイヤーを使用する必要があります。現代の蛇籠のほとんどは長方形です。以前の蛇籠は、両端が開いた円筒形の柳細工の籠であることが多く、通常は一時的な、多くの場合は軍事用の建設に使用されていました。
細胞閉じ込めを使用して、より細かい骨材でも同様の作業を行うことができます。
パッシブ防火（PFP）
石積み壁は、化学的に結合した水、コンクリートブロックから放出される非結合水分、そしてブロック内部の中空部分が充填されている場合は注入されたコンクリートなどの水和物によって吸熱効果を発揮します。石積みは最高1,000°F（538°C）までの温度に耐えることができ、最大4時間の直火暴露にも耐えることができます。さらに、コンクリートブロックは火災を93%の確率で発生源内に封じ込めます。これらの理由から、コンクリートおよび石積みユニットは、最も高い延焼指数であるクラスAに分類されています。[ 8 ]
防火カットを使用すると、安全性が向上し、石造建築物の火災による被害が軽減されます。
石造構造物の機械モデリング
材料モデリングの観点から見ると、石積みは極めて高い機械的特性（圧縮強度と引張強度の比が非常に高い）を持つ特殊な材料であり、加えられた荷重は弾性体のように拡散せず、高剛性の線に沿って浸透する傾向がある。[ 9 ] [ 10 ]
参照
- 城 – 中世ヨーロッパの要塞化された居住構造
- 粘土パネル – 粘土に添加物を加えて作られた建築材料
- コンクリート仕上げ工 – 職人スペースのない短い説明を表示するページ
- CEN/TC 125 – 欧州連合技術委員会
- 防御壁 – 潜在的な侵略者から地域を守るために使われる要塞
- 乾式石積み壁 – 工法リダイレクト先の簡単な説明を表示するページ
- 防火対策 – 望ましくない火災を防止または軽減する対策
- ガレティング – 建築技術
- 装飾石のリスト
- NISTの石の試験壁
参考文献
- ^ a b cキングスリー、グレゴリー・R.（2003-01-01）、「石工」、ロバート・A.マイヤーズ（編）、物理科学技術百科事典（第3版）、ニューヨーク：アカデミック・プレス、pp. 133– 143、doi：10.1016/b0-12-227410-5/00405-1、ISBN 978-0-12-227410-7、2023年1月13日にオリジナルからアーカイブ、 2023年1月13日取得
- ^ Holmes, Mike (2008年4月25日). 「レンガ造りの家はあなたが思っているほど頑丈ではない」 . The Globe and Mail . 2023年1月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年1月13日閲覧。
- ^ 「レンガ造りの一般的な問題（米国国立公園局）」 www.nps.gov 。 2023年1月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年1月13日閲覧。
- ^ House, This Old (2020年1月18日). 「石積みの基礎」 . This Old House . 2023年1月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年1月13日閲覧。
- ^ 「建築用コンクリートブロックユニット」 NCMA . 2020年6月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年6月18日閲覧。
- ^ 「Ground Face Units (Burnished, Horned)」 2009年5月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年11月21日閲覧。
- ^ 「Glazed (Prefaced) Units」 2009年5月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年11月21日閲覧。
- ^アレン、エドワード、ランド、パトリック (2016). 『建築ディテール：機能、施工性、美学』（第3版）. ホーボーケン、ニュージャージー州: ワイリー. p. 137. ISBN 978-1118881996. 2024年1月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年10月18日閲覧。
- ^ "Davide Bigoni" . www.ing.unitn.it . 固体・構造力学グループ – トレント大学. 2020年8月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年11月27日閲覧。
- ^ "ビデオ" . 2012年5月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年11月27日閲覧。
一般的な参考文献
- Atamturktur, Sezer; Laman, Jeffrey A. (2012). 「歴史的石造建造物の有限要素モデルの相関とキャリブレーション：レビュー」『高層建築物および特殊建築物の構造設計』 21 ( 2): 96– 113. doi : 10.1002/tal.577 . S2CID 111060455 .
- Sarhosis, V.; Sheng, Y. (2014). 「低付着強度の組積造における材料パラメータの特定」 .エンジニアリング構造. 60 : 100–110 . Bibcode : 2014EngSt..60..100S . doi : 10.1016/j.engstruct.2013.12.013 .
外部リンク
