高性能建築石材の必須品質と特性

良質な建築石材の品質・特性・要求特性は以下の通りです：

1. 圧縮強度

良質な構造用石材の圧縮強度は100N/mm²以上であるべきです。主要石材の圧縮強度概算値を表2-1に示します。

2. 外観

面材として使用する石材は外観が優れ、長期間にわたり色を均一に保持できることが必要です。面材用石材の色は周辺環境の全体的な雰囲気を考慮して選定すべきです。暗色石材には変色の可能性があるため、淡色石材を優先することが望ましいです。

3. 耐久性

良質な建築石材は耐久性がなければなりません。石材の耐久性に寄与する様々な要因は、化学組成、テクスチャ、大気およびその他の影響への抵抗性、構造内での位置などです。

石材の耐久性に影響する重要な大気作用因子：

(i) 温度差による熱と冷の交互条件
(ii) 雨と日照による湿潤と乾燥の交互条件
(iii) 雨中の溶解ガスなどの化学的作用因子
(iv) 石材継ぎ目における樹木と蔓植物の生育
(v) 高速風 など

石材を耐久性あるものにするには、その天然層理面を注意深く確認する必要があります。石材は構造内で、天然層理面が圧力方向に垂直またはほぼ垂直になるよう配置すべきです。

4. 加工適性

石材は容易に彫刻、成形、切断、加工できるものでなければなりません。これは経済的観点から重要な考慮事項です。しかしこの石材特性は強度、耐久性、硬度と相反します。したがって石材使用状況に関して適切に相関させる必要があります。

5. 破面

良質な建築石材の破面は鋭利、平坦、明亮、明確で、粒子がよくセメント化されているべきです。鈍く、チョーク状で土っぽい破面は将来の早期劣化の兆候を示します。

6. 硬度

硬度試験で求められる硬度係数は、道路工事用石材では17より大きくなければなりません。14～17の間なら中程度の硬度、14未満なら劣った硬度とされ、道路工事には使用すべきではありません。

7. 摩耗率

摩耗試験で摩耗が3%を超える石材は不満足です。3%なら辛うじて許容されます。良質な建築石材では摩耗は3%以下であるべきです。

8. 耐火性

石材を構成する鉱物は、火災時に石材形状が保持されるようなものでなければなりません。火災時の石材破壊理由は、急激な温度上昇、急冷、鉱物の線膨張係数差異など様々です。遊離石英は600℃未満で急激に膨張します。石灰岩は約800℃まで耐火可能ですが、その後CaOとCO₂に分解します。ケイ酸塩を結合材とする砂岩はより良く耐火できます。粘土質石材は強度は劣りますが、耐火性はかなり良好です。

9. 乾燥（シーズニング）

石材は使用前に十分に乾燥（シーズニング）させるべきです。採石場から切り出したばかりの石材には「採石場水」と呼ばれる水分が含まれています。この水分の存在により石材は軟らかくなります。したがって採石直後の石材は加工しやすいです。したがって加工、彫刻等は石材に採石場水が含まれているときに行うのが望ましいです。構造工事に使用する前に石材を乾燥・シーズニングすべきです。約6～12ヶ月が適切なシーズニング期間と見なされます。

10. 比重

良質な建築石材の比重は2.7以上であるべきです。重い石材はより緻密で多孔性が低く、ダム、堰、擁壁、ドック、港湾など様々な工学用途に使用できます。一方、ドーム、屋根葺き等に使用する場合は軽量石材が好まれます。

11. テクスチャ

良質な建築石材は、空洞、亀裂、軟弱または緩い材料の斑点のない緻密な微結晶構造を持つべきです。このようなテクスチャの石材は強靭で耐久性があります。

12. 靭性指数

衝撃試験で靭性指数値が13未満なら石材は靭性がありません。13～19なら中程度の靭性、19を超えれば高い靭性とされます。

13. 吸水率

すべての石材は多かれ少なかれ多孔質ですが、良質な石材では24時間後の重量吸水率は0.60%を超えないべきです。多孔質石材は石材耐久性を深刻に損ないます。雨水は大気を降下する際に酸性ガスを吸収し弱酸性となります。このような雨水が多孔質石材に吸収されると、石材成分と反応して崩壊させます。同様に寒冷地で多孔質石材を使用すると、気孔内の残留水が凍結時の体積膨張により石材を破壊します。したがって多孔質石材は霜、雨、湿気のある場所には推奨されません。

14. 耐候性

良質な建築石材は優れた耐候性を持つべきです。雨、霜、風など様々な大気・外部作用の悪影響に耐えられる必要があります。石材の耐候抵抗力を知る最良の方法は、同種石材で建設された建物の性能を、その地域または大気条件がほぼ類似した場所で研究することです。優れた耐候性を持つ石材のみを重要建築物の建設に使用すべきです。

しかし、一種類の石材がすべての建設タイプに適するわけではないことを覚えておくべきです。例えば、彫刻には軟らかい石材、アーチには軽量石材、高圧力に耐えるには硬い石材が必要です。したがって石材を使用する状況を慎重に検討してから推奨する必要があります。石材選定に影響する他の要因には、入手容易性、採石場の近接性、輸送便宜、適正価格、建設現場の気候条件などがあります。