建材

建築資材の初期費用は購入価格です。これは、どの資材を使用するかを決定する際の重要な要素となることがよくあります。エネルギー節約効果や耐久性を考慮し、初期費用が高くても生涯コストが低くなるというメリットを見出す人もいます。例えば、アスファルトシングル屋根は金属屋根よりも設置費用は安いですが、金属屋根の方が長持ちするため、年間生涯コストは低くなります。資材によっては、他の資材よりも手入れが必要な場合があり、資材固有の維持費も最終的な決定に影響を与える可能性があります。資材の生涯コストを見積もる際に考慮すべきリスクの一つは、資材の耐用期間中に建物が火災や風害で損傷し、残りの耐用年数の価値が失われることです。また、資材が宣伝されているほど耐久性がない場合もリスクとなります。「やるならきちんとやらなければならない」と言われるように、

汚染コストにはマクロとミクロがあります。建材のマクロコストには、その発生源（鉱業、石油、伐採などの採掘産業）での環境への関連損害、原材料の輸送、製造中、完成品の輸送、小売、設置が含まれます。汚染のミクロコストには、建物に設置された建材からのガス放出や室内空気汚染が含まれます。レッドリスト建材は、有害であることが判明した建材です。カーボンフットプリントは、材料のライフサイクルで発生する温室効果ガスの総排出量を指します。ライフサイクル分析には、建設廃棄物の再利用、リサイクル、または処分も含まれます。建材の生態経済学を考慮した建築の2つの概念は、グリーンビルディングと持続可能な開発です。

初期エネルギーコストには、材料の製造、配送、設置に消費されるエネルギー量が含まれます。長期エネルギーコストとは、建物の使用、維持管理、そして最終的な廃棄のために、エネルギーを継続的に生産・供給することに伴う経済的、生態学的、社会的なコストです。構造物の初期エンボディードエネルギーとは、材料の採掘、製造、配送、設置に消費されるエネルギーです。ライフサイクルエンボディードエネルギーは、建材自体の使用、維持管理、再利用／リサイクル／廃棄、そして材料と設計が構造物のライフサイクルエネルギー消費量を最小限に抑えるのにどのように役立つかによって、増加し続けます。

社会的コストとは、建材の生産や輸送に携わる人々の負傷や健康被害、そして建物の生物学的特性に問題が生じた場合の居住者の健康被害などを指します。グローバル化は、製造施設の閉鎖に伴う雇用、技能、自給自足能力の喪失、そして新たな施設が開設される場所の文化的側面など、人々の生活に大きな影響を与えてきました。公正な貿易や労働者の権利といった側面は、グローバルな建材製造における社会的コストと言えるでしょう。

ブラシ構造は植物の部位のみで作られており、北米のグレートベースンや南西部のネイティブアメリカンやアフリカのピグミー族など、さまざまな文化で使用されてきました。 ^{[ 5 ] [ 6 ]}これらは主に枝、小枝、葉、樹皮で作られており、ビーバーの巣に似ています。これらはウィキアップ、リーンツーなど、さまざまな名前で呼ばれていました。

ブラシ建築のアイデアを発展させたのが、編み込みブラシ構造に粘土質の土や糞（通常は牛糞）を詰めて覆うワトル・アンド・ドーブ工法です。これにより、構造物の熱容量と強度が増します。ワトル・アンド・ドーブは最も古い建築技術の1つです。 ^{[ 7 ]}多くの古い木造建築では、木造フレーム間の非耐力壁としてワトル・アンド・ドーブが使用されています。

イヌイットの人々は、雪や時には氷^{[ 8 ]}をイグルーやクインジーのシェルターに利用してきました。氷は、北方の気候における観光名所としてアイスホテルにも利用されています^{[ 9 ] 。}

粘土を主原料とする建物は、大きく分けて2種類あります。1つは壁を泥の混合物で直接作るもので、もう1つは日干しレンガと呼ばれる自然乾燥させた建材を積み重ねて作るものです。

建築における粘土のその他の用途としては、藁と混ぜ合わせて軽量粘土、木骨土壁、泥漆喰などを作る方法がある。

砂はセメントや場合によっては石灰とともに、石積みや漆喰用のモルタルを作るのに使われます。砂はコンクリートの混合物の一部としても使われます。砂の含有量が多い土壌の国々では、サンドクリートブロックが重要な低コストの建築材料として使われています。これは焼成粘土レンガよりも強度は劣りますが安価です。^{[ 13 ]}砂で強化されたポリエステル複合材はレンガとして使われます。

岩石構造物は、歴史が記憶している限り存在してきました。岩石は入手可能な建築材料の中で最も長持ちし、通常は容易に入手できます。岩石には多くの種類があり、それぞれ異なる特性を持つため、特定の用途に適している場合と適していない場合があります。岩石は非常に密度の高い材料であるため、高い保護性能を発揮しますが、建築材料としての主な欠点は、その重量と加工の難しさです。エネルギー密度は、利点と欠点の両方です。石はかなりのエネルギーを消費せずに温めるのは難しいですが、一度温まると、その熱容量により、有用な期間熱を保持することができます。^{[ 14 ]}

石を積み上げるという行為が人類の歴史の中で始まったのと同じくらい古くから、乾式石積み壁や小屋が建てられてきた。やがて、石を固定するために様々な種類のモルタルが使われるようになり、現在ではセメントが最も一般的になっている。

例えば、イギリスのダートムーア国立公園の花崗岩が散在する高地は、初期の入植者にとって豊富な資源を提供しました。新石器時代から青銅器時代初期にかけて、花崗岩の岩石から円形の小屋が建てられ、現在でも推定5,000棟の遺跡を見ることができます。花崗岩は中世（ダートムーアのロングハウスを参照）から現代に至るまで使用され続けました。スレートは、イギリスをはじめ世界各地で屋根材として一般的に使用されている別の種類の石です。

石造りの建物はほとんどの主要都市で見られ、エジプトやアステカのピラミッド、インカ文明の建造物など、石を主材料として建築を行った文明もいくつか存在する。

茅葺きは、最も古い建築材料の一つとして知られています。「茅葺き」とは「草」の別名で、草は断熱性に優れ、収穫も容易です。アフリカの多くの部族は、一年を通して草と砂だけでできた家に住んでいました。ヨーロッパでは、かつては茅葺き屋根の家が一般的でしたが、工業化と輸送手段の発達により他の材料が入手しやすくなったため、茅葺きは廃れていきました。しかし今日では、茅葺き屋根が復活の兆しを見せています。例えばオランダでは、多くの新築建物に、特別な棟瓦を載せた茅葺き屋根が採用されています。

木材は数千年にわたり、天然の状態で建築材料として利用されてきた。今日では、工業化された国々で加工木材が非常に一般的になりつつある。

木材は樹木、あるいはその他の繊維質の植物から作られ、板材や厚板などの製材品に加工または圧縮されて建築材料として利用されます。木材は汎用性の高い建築材料であり、ほとんどの気候においてあらゆる種類の構造物の建築に用いられます。木材は荷重がかかっても非常に柔軟で、曲げても強度を保ち、垂直方向に圧縮されると非常に強い強度を発揮します。同じ樹種であっても、木材の種類によって特性は大きく異なります。つまり、特定の樹種は他の樹種よりも様々な用途に適しており、生育条件が品質を左右する重要な要素となります。

建築用材としては「ティンバー」という用語が用いられるが、米国では「ランバー」という用語が使われる。原木（丸太、幹、幹）は、最小限の加工を施した丸太を積み重ねた形、木造軸組工法、軽量軸組工法などの形で「加工」（製材、切断、分割）されると、ティンバーとなる。木造建築の主な問題点は、火災リスクと湿気による問題である。

現代では、針葉樹は低価格のバルク材として使われる一方、広葉樹は通常、仕上げ材や家具に使われる。歴史的に見ると、西ヨーロッパでは木造建築は主にオーク材で建てられていたが、近年ではダグラスファーがほとんどの種類の建築構造物で最も人気のある木材となっている。

農村部では、多くの家族やコミュニティが、建築用材や販売用材として木材を栽培・伐採するための私有林を所有している。これらの林は、まるで庭のように手入れされている。これは、将来にわたって木材の供給を確保するために、一度に伐採できる木材の量に関する法律が存在していた産業革命以前の時代には、より一般的だったが、現在でも有効な農業形態である。

レンガは、藁などの繊維状の結合剤を使わずに泥レンガと同様の方法で作られ、空気乾燥後にレンガ窯または窯で焼成（「焼く」）して永久に硬化させます。窯で焼成された粘土レンガはセラミック材料です。焼成レンガは、乾燥を助け、軽量化して運搬しやすくするために、中空または中実のものがあります。個々のレンガはモルタルを使用して層状に積み重ねられ、連続する層を使用して壁、アーチ、その他の建築要素を構築します。焼成レンガの壁は、同じ垂直強度を維持しながら、通常、コブ/アドベよりもかなり薄くなります。製造にはより多くのエネルギーが必要ですが、運搬と保管が容易で、石ブロックよりも軽量です。ローマ人は、現在ローマレンガと呼ばれる形状と種類の焼成レンガを広く使用しました。^{[ 15 ]}レンガによる建築は、18 世紀半ばから 19 世紀にかけて非常に人気が高まりました。これは、レンガ製造の増加に伴うコストの低下と、ますます混雑する都市における防火対策によるものです^{[ 16 ] 。}

20世紀後半、コンクリートブロックは焼成レンガを補完または代替するようになり、石積み壁の内側部分に使用されることが多かったが、単独でも使用されることがあった。

構造用粘土瓦（粘土ブロック）は粘土またはテラコッタでできており、通常は穴が開けられています。

セメント系複合材料は、水和セメントペーストを用いて木材、粒子、または繊維を結合させ、プレキャスト建築部材を製造するものです。結合材としては、紙、グラスファイバー、炭素繊維など、さまざまな繊維材料が使用されています。

木材や天然繊維は、炭水化物、グリコシド、フェノール類などのさまざまな可溶性有機化合物で構成されています。これらの化合物はセメントの硬化を遅らせることが知られています。したがって、セメント結合複合材の製造に木材を使用する前に、セメントとの適合性を評価する必要があります。木材セメント適合性とは、木材セメント複合材の特性に関連するパラメータと純粋なセメントペーストの特性に関連するパラメータの比率です。適合性は、多くの場合、パーセント値で表されます。木材セメント適合性を決定するために、水和特性、強度、界面結合、形態などのさまざまな特性に基づく方法が使用されます。研究者によって、セメント骨材混合物の水和特性の測定^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]、}セメント骨材混合物の機械的特性の比較^{[ 20 ] [ 21 ]}、木材セメント混合物の微細構造特性の視覚的評価など、さまざまな方法が使用されています。^{[ 22 ]}水和温度の時間変化を測定する水和試験が最も便利な方法であることがわかっています。最近、Karade ら^{[ 23 ]}はこれらの適合性評価方法をレビューし、「成熟度概念」、つまりセメント水和反応の時間と温度の両方を考慮した方法を提案しました。セメントペースト中のリグノセルロース材料の老化に関する最近の研究では、ヘミセルロースとリグニンの加水分解^{[ 24 ]}が粒子または繊維とコンクリートの界面に影響を与え、劣化を引き起こすことが示されています。^{[ 25 ]}

レンガはローマ時代から石灰モルタルで積み上げられ、20世紀初頭にポートランドセメントモルタルに取って代わられるまで使われていた。セメントブロックは、グラウトを充填したり、モルタルで覆ったりすることもある。

コンクリートは、骨材とセメントなどの結合材を組み合わせた複合建築材料です。最も一般的なコンクリートはポルトランドセメントコンクリートで、鉱物骨材（一般的には砂利と砂）、ポルトランドセメント、水から構成されています。

混合後、セメントは水和反応を起こし、最終的に石のような物質に硬化する。一般的に「コンクリート」という用語で呼ばれるのは、この物質のことである。

コンクリートは引張強度が比較的低いため、あらゆる規模のコンクリート構造物において、一般的に鉄筋（鉄筋）を用いて補強されます。このように補強されたコンクリートは鉄筋コンクリートと呼ばれます。構造を弱める気泡を最小限に抑えるため、鉄筋の周りに液状のコンクリート混合物を流し込む際に混入した空気を除去するためにバイブレーターが使用されます。コンクリートは、その耐久性、成形性、および輸送の容易さから、現代​​において主要な建築材料となっています。断熱コンクリート型枠などの最近の技術革新により、コンクリートの成形と他の建設工程（断熱材の設置）が一体化されています。すべての材料は、規格に記載されている所定の比率で使用しなければなりません。

テントは世界中の遊牧民にとって最も好まれる住居形態である。円錐形のティピーと円形のユルトはよく知られた2種類である。張力構造建築と合成繊維の発展に伴い、テントは主要な建築技術として再び注目を集めている。現代の建物は、布膜などの柔軟な素材で作られ、鋼鉄製のケーブル、剛性のあるケーブル、内部構造、または空気圧によって支えられている。

近年、合成ポリスチレンフォームやポリウレタンフォームは、コンクリートなどの構造材料と組み合わせて使用​​されるようになっている。軽量で成形しやすく、優れた断熱材である。フォームは通常、構造断熱パネルの一部として使用され、木材、セメント、または断熱コンクリート型枠の間に挟み込まれる。

ガラス製造は、工業的な工程や材料であると同時に、芸術の一形態とも考えられている。

透明な窓は、ガラスの発明以来、建物の小さな開口部を覆うために使われてきた。ガラス板のおかげで、人々は室内に光を取り入れつつ、同時に悪天候を遮断することが可能になった。

ガラスは一般的に、砂とケイ酸塩の混合物を窯と呼ばれる非常に高温の炉で焼成して作られ、非常に脆い。ガラスに様々な色合いや特性（防弾ガラスや電球など）を持たせるために、混合物に添加物が加えられることが多い。

現代文化において、建築物へのガラスの使用は非常に人気が高まっています。ガラス製の「カーテンウォール」は、建物の正面全体を覆うために使用することも、広い屋根構造を覆う「スペースフレーム」として使用することもできます。しかし、これらの用途では、ガラス単体では脆すぎるため、ガラスの各部分を固定するための何らかのフレームが必要となります。また、ガラス単体でこれほど広い面積を覆うには、非常に大きな窯が必要となるでしょう。

ガラスブロックは20世紀初頭に発明された。

石膏コンクリートは、石膏プラスターとグラスファイバーロービングの混合物です。プラスターと繊維入りの繊維プラスターは、特に天井材として長年使用されてきましたが、石膏プラスターと300mm以上のグラスファイバーロービングの混合物を使用した壁システムRapidwallの強度と特性に関する本格的な研究が行われたのは1990年代初頭になってからです。世界中で石膏（天然石膏と副産物化学FGD石膏およびリン酸石膏）が豊富にあるため、完全にリサイクル可能な石膏コンクリートベースの建築製品は、環境面で大きなメリットをもたらします。

金属は、超高層ビルなどの大型建築物の構造材として、あるいは外装材として使用されます。建築に使用される金属には多くの種類があります。金属は、クォンセットハットのようなプレハブ構造物において非常に重要な役割を果たしており、ほとんどの国際都市で見られます。金属の生産には、特に建築業界で必要とされる大量の金属を生産するには、多くの人手が必要です。腐食は、金属の耐久性における最大の制約要因です。

• 鋼は鉄を主成分とする金属合金であり、建築構造材として一般的に用いられる。強度と柔軟性に優れ、適切に精製・処理すれば長持ちする。
• アルミニウム合金や錫は密度が低く耐食性に優れているため、その高コストを補って余りある利点がある。
• 銅は、その優れた特性（ 「建築における銅」を参照）から、貴重な建築材料として重宝されています。これらの特性には、耐腐食性、耐久性、低い熱膨張率、軽量性、高周波遮蔽性、雷保護性、持続可能性、リサイクル性、そして幅広い仕上げオプションが含まれます。銅は、屋根材、水切り板、雨樋、縦樋、ドーム、尖塔、アーチ、壁面被覆材、建物の伸縮継手、そして室内デザイン要素などに用いられています。
• その他に使用される金属には、クロム、金、銀、チタンなどがあります。チタンは構造材として使用できますが、鋼鉄よりもはるかに高価です。クロム、金、銀は装飾用として使用されます。これらの材料は高価であり、引張強度や硬度といった構造的な特性に欠けるためです。

プラスチックという用語は、成形または押出成形して物体、フィルム、または繊維にすることができる、合成または半合成の有機縮合または重合生成物の範囲をカバーします。その名前は、半液体の状態で可塑性がある、つまり可塑性という性質を持っているという事実に由来しています。プラスチックは、耐熱性、硬度、および弾力性において非常に多様です。この適応性と相まって、プラスチックの一般的な組成の均一性と軽さにより、今日ではほぼすべての産業用途で使用されています。ETFEなどの高性能プラスチックは、高い耐摩耗性と化学的不活性により、理想的な建築材料となっています。ETFEを使用した有名な建物には、北京国家水泳センターやエデンプロジェクトのバイオームなどがあります。^{[ 26 ]}

毎年世界で生産されるプラスチックの約20%とポリ塩化ビニル（PVC）の70%が建設業界で使用されています。 ^{[ 27 ] [ 28 ]}将来的にはさらに多くのプラスチックが生産され、使用されると予測されています。^{[ 27 ]}「ヨーロッパでは、生産されるプラスチックの約20%が、さまざまな種類のプラスチック、廃棄物、ナノ材料を含め、建設部門で使用されています。」^{[ 28 ]}建設プロセスのさまざまな部分で、直接使用（プラスチックを含む建設材料）と間接使用（建設材料の包装）の両方があります。^{[ 28 ]}

建築用紙や防水シートは、建設においてさまざまな目的で使用されます。最も古い建築用紙の1つは、 1850年以前から使用されていたことが知られている赤いロジン紙で、外壁、屋根、床の下地材として、また建設中の現場の保護材として使用されていました。タール紙は19世紀後半に発明され、ロジン紙と同様の目的や砂利屋根に使用されました。タール紙はアスファルトフェルト紙に取って代わられ、ほとんど使用されなくなりました。フェルト紙は、特に屋根材では合成下地材、外壁材ではハウスラップなど、一部の用途で合成下地材に取って代わられています。

屋根、地下室の防水、ジオメンブレンなどに使用される防湿・防水膜には、非常に多くの種類があります。

焼成粘土レンガはローマ時代から使われてきました。特殊なタイルは、屋根、外壁、床、天井、配管、煙突の内張りなど、さまざまな用途に使用されています。