석공사 조사 분석은 석재의 생성 유형과 구성 성분, 기계적·화학적·열적 특성을 파악하여 용도에 맞게 선정하는 과정이라 정의한다. 석재는 화성암·퇴적암·변성암으로 분류되며 각 계열마다 강도, 내구성, 내산성, 내화성 등 중요한 물성이 달라 설계·시공 시 적절히 반영해야 한다고 본다.
석재는 형성 과정에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암으로 나뉘며 이 분류는 주성분과 물성에 직접적인 영향을 미친다. 화강암과 같은 화성암은 석영·장석·운모 등으로 구성되어 조직이 치밀하고 압축강도가 크며 외관이 수려하여 구조재와 내외장재로 널리 사용된다고 정리한다. 반면 대리석은 석회암의 변성으로 탄산칼슘이 주성분이므로 가공성이 좋아 실내 장식재로 적합하다고 본다.
석재의 화학적 성분은 내산성에 큰 영향을 미친다. 규산분(실리카)이 많은 석재는 산에 대한 저항성이 크므로 내산성이 우수한 반면, 석회분(탄산칼슘)이 많은 석재는 산에 노출되면 부식되어 내산성이 약하다고 설명한다. 따라서 용도에 따라 산성 환경에 노출될 가능성을 고려하여 재료를 선별해야 한다.
열적 특성은 석재의 내화성 판단에 중요한 요소이다. 화강암은 치밀하고 강도가 크나 구성 광물들의 열팽창 계수가 서로 달라 고온에 노출될 경우 내부 균열이나 강도 저하가 발생하기 쉬워 내화성이 약하다고 본다. 이 때문에 고온 환경이나 내화 성능이 요구되는 부위에는 화강암의 적용을 신중히 판단해야 한다.
현장 조사와 분석에서는 석재의 생성 과정, 주성분, 흡수율, 압축강도, 인장·굽힘 특성, 내산성 및 내화성을 종합적으로 평가하여 외장·내장·구조재·골재 등 용도와 일치하는 재료를 선정해야 한다고 정리한다. 또한 관련 법규상의 방화구획 기준 등 건축 환경 조건을 고려하여 재료의 적용 범위를 결정해야 한다고 본다.
예제
화강암을 외장재와 구조재로 선정하는 경우, 그 단단함과 미려한 외관은 장점이지만 고온에 노출될 가능성이 있는 부위라면 구성 광물의 열팽창 계수 차이로 인한 균열 위험을 고려하여 내화성 대책을 병행해야 한다. 산성에 노출되는 지하 구조물에는 규산분이 많은 석재를 우선 검토하고, 석회분이 많은 석재는 피하는 식으로 용도와 환경을 매칭하여 재료를 선택해야 한다.
대표 기출 3문항
화성암에 속하며 견고하고 대형재의 생산이 가능하며 바탕색과 반점이 미려하기 때문에 구조재 및 내ㆍ외장재로 많이 사용되는 것은?
부석
화강암
대리석
응회암
정답과 해설 보기
정답 ② · 문제는 화성암 가운데 견고하고 외관이 미려해 구조재 및 내·외장재로 널리 쓰이는 암석을 고르는 것이다. 화강암은 결정립이 뚜렷하고 강도가 높아 대형 블록 생산이 가능하며 표면의 바탕색과 반점이 미려하여 내장재 및 외장재로 많이 사용된다.
화성암 중 견고하고 대형 재 생산이 가능하며 미려한 바탕색과 반점을 가진 대표적인 암석은 화강암이다.
석재의 특성에 대한 설명 중 옳지 않는 것은?
석재의 강도 중에서 압축강도가 가장 크고 인장, 휨 및 전단강도는 압축강도에 비하여 매우 작다.
일반적으로 규산분을 많이 함유한 석재는 내산성이적고, 석회분을 포함한 것은 내산성이 크다.
일반적으로 화성암 종류가 내마모성이 크고, 수성암 종류는 내마모성이 작은 편이다.
안산암, 응회암 등은 내화성이 커서 화열에 변색은되지만 900~1200℃까지 견딜 수 있다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 석재 성분과 물성 관계 중 잘못된 진술을 찾으라는 문제이다. 규산질 성분이 많은 석재는 산에 대한 저항성이 커지므로 내산성이 강하고, 석회질 성분을 많이 포함한 석재는 산과 반응하여 부식되기 쉬워 내산성이 약하다.
규산분이 많은 석재는 내산성이 강하고, 석회분이 많은 석재는 산과 반응하여 부식되므로 내산성이 약하다.
석재에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
화강암은 화성암으로 고온의 화재에도 강도 저하가 거의 없는 내화재료이다.
외장용으로는 화강암, 안산암, 점판암이 있고, 내장용에는 대리석, 사문암 등이 있다.
대리석은 석회암이 변화되어 결정화한 것으로 주성분은 탄산석회이다.
일반적으로 규산분을 많이 함유한 석재는 내산성이 크고 석회분을 포함한 것은 내산성이 적다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 화강암은 입자가 조직되어 있는 심성암(화성암)으로서 압축 강도가 매우 뛰어나고 내구성이 좋지만, 내화재료가 아닙니다. 화강암 내부에는 수정, 장석 등의 여러 광물이 섞여 있는데, 이들의 열팽창 계수가 서로 달라 고온의 화재가 발생하면 광물 간의 팽창 차이로 인해 돌이 쪼개지거나 강도가 크게 저하되는 현상이 발생합니다.
화강암은 열팽창 계수 차이로 고온 시 균열 발생해 내화재료가 아니므로, 내화성 강조 설명은 틀림.