石工

石工とは、レンガ、石、または類似の材料（モルタルで敷き詰め、結合し、貼り合わせることが多いモルタル塗りを含む）を使用して構造物を建築する技術です。石工という用語は、建築単位（石、レンガなど）自体を指す場合もあります。

石造建築の一般的な材料は、レンガや建築石、大理石、花崗岩、石灰岩などの岩、鋳石、コンクリートブロック、ガラスブロック、日干しレンガです。石造建築は、一般的に耐久性の高い建築形式です。ただし、使用する材料、モルタルの品質と職人技、ユニットを組み立てるパターンは、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。

石工を建設する人は石工またはレンガ職人と呼ばれ、どちらも建設業に分類されます。

石積みは世界最古の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、中世の大聖堂の建設はすべて石積みの例です。初期の構造物は、石積み自体の重量を利用して、横方向の動きに対して構造を安定させていました。使用される石積みの種類と技術は、建築上のニーズと文化的規範とともに進化しました。20世紀半ば以降、石積みは、現代の薄くて軽い高層建築システムに存在する張力を支えるために、鉄筋で補強された要素を特徴とすることが多くなりました。^[1]

石積みには構造的用途と非構造的用途の両方があります。構造的用途には、壁、柱、梁、基礎、耐荷重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的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、工業国で使用されている最も一般的な石積みの種類であり、耐荷重性または非耐荷重性のいずれかです。コンクリートブロック、特に中空コアを持つものは、石積み構造においてさまざまな可能性を提供します。これらは一般に圧縮強度が高く、コアが空のままの場合、横方向の荷重が軽い構造物に最適です。コアの一部またはすべてをコンクリートまたは鉄筋入りコンクリート (通常は鉄筋) 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。

• 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。
• 石積みの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]

• 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力と収縮力により石積みの劣化を引き起こす可能性がある。^[3]
• 石積みは重くなる傾向があり、乱されていない土または機械的に圧縮された土でできた安定した地盤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、より熟練した労働力を必要とする。^[1]

石積み壁の問題の 1 つは、その壁を所定の位置に維持するために主にその重量に依存していることです。各ブロックまたはレンガは、薄いモルタルの層を介して隣のブロックまたはレンガと緩く結合しているだけです。建物全体が水平方向に揺れる地震では、石積み壁がうまく機能しないのはそのためです。地震時の倒壊の多くは、耐力壁のある石積み壁のある建物で発生します。また、石積みの重い建物は、より大きな被害を受けます。

石積み壁の強度は、建築材料とモルタルの結合に完全に依存しているわけではありません。石積みの連結ブロック間の摩擦は、それ自体でかなりの強度を提供するのに十分なほど強いことがよくあります。ブロックには、この連結を強化するために溝やその他の表面の特徴が追加されている場合があり、乾式石積み構造の中にはモルタルをまったく使用しないものもあります。

石積みに使用される石ブロックは、仕上げ済みまたは粗仕上げのものがありますが、どちらの例でも、コーナー、ドアや窓枠、および同様の領域は通常仕上げ済みです。仕上げ済みの石を使用する石積みは切石積みと呼ばれ、不規則な形の石を使用する石積みは砕石積みと呼ばれます。砕石積みと切石積みはどちらも、石を慎重に選択または切断することで、均一な高さの列に並べることができますが、石積みの多くは整列されていません。

• スリップフォーム石積みは、鉄筋コンクリートと砕石の面を組み合わせたハイブリッド壁を生み出します。
• CMU、現場打ちコンクリート、またはティルトアップコンクリートの壁の上に天然石のベニヤ板を貼り付けて、石積みの外観を出すことが広く行われています。
• 滑らかな楕円形の川石がベニヤ板として使用されることもあります。このタイプの材料は、大量のモルタルを必要とし、固有の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。
• 人工石のベニヤ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採取された天然石をサンプルとして、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。

堅固なレンガ造りは、水平に走るユニット (ストレッチャーレンガと呼ばれる) と、壁を横切るレンガ (「ヘッダー」レンガと呼ばれる) が結合した 2列以上のレンガでできています。レンガの各列は、コースと呼ばれます。使用されるヘッダーとストレッチャーのパターンによって、共通結合 (6 列ごとにヘッダーで構成)、イングリッシュ結合、フランドル結合(各コースにストレッチャー 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異なります。垂直にずらした結合は、ずら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。

工業化国では一般的に、レンガのスタイルや種類が豊富に用意されているため、最終製品の外観に多様性が生まれます。1950 年代から 1970 年代にかけて建てられた建物では、レンガの均一性が高く、石積みの精度も高いのが一般的でした。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、色が濃かったり形が不規則だったりする焼きレンガを使用することで、特に素朴に見えるように作られているものもあります。アンティーク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を人工的に古く見せたりするものもあります。20 世紀後半の素朴さを出す試みは、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、意図的に層を真っ直ぐにせず、より有機的な印象を形成するように織り交ぜています。

クリンクルクランクル壁は、直線ではなく、曲がりくねった経路をたどるレンガ壁です。このタイプの壁は、まっすぐな壁よりも倒れにくく、補強されていないレンガの 1 枚で作ることができるため、長さは長いものの、まっすぐな壁よりも経済的です。

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)、通常のコンクリート (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、普通のレンガよりも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、通常、レンガよりもはるかに低い吸水率です。これらは、ベニヤ張りのレンガ積み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工場、ガレージ、およびその他の工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。補強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、事前に着色されており、染色または塗装できるため、スタッコのような仕上げの表面になります。

より小さな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。通常、コーナー、壁端、開口部など、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、鉄筋で結び付けて結合梁を形成します。結合梁は、現代の建築基準法や管理の要件であることがよくあります。ラダー補強と呼ばれる別の種類の鉄筋も、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ができます。鉄筋を導入すると、通常、CMU 壁は補強されていない壁よりもはるかに大きな横方向の強度と引張強度を持ちます。

「建築用石積みとは、標準的なコンクリートブロックを美的に美しいコンクリートブロックユニット（CMU）に進化させたものである」^{[5] [検証失敗]} CMUは、さまざまな表面外観を提供するように製造できます。製造中に着色したり、設置後に染色または塗装したりできます。製造プロセスの一環として分割して、ブロックにブラウンストーンなどの天然石の外観を再現した粗い表面を与えることもできます。CMUには、刻み目を付けたり、リブを付けたり、サンドブラストしたり、研磨したり、縞模様を付けたり（レーキングまたはブラシ仕上げ）、装飾骨材を含めたり、硬化中に制御された方法でスランプさせたり、これらの技術のいくつかを製造に取り入れて装飾的な外観を提供したりすることもできます。^[6]

「ガラス加工された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表面材（通常はポリエステル樹脂、シリカ砂、その他のさまざまな化学物質で構成されている）を接着して製造され、滑らかで不浸透性の表面を提供します。」^[7]

ガラスブロックまたはガラスレンガはガラスで作られたブロックであり、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。

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、通常は木や石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、構造用ではありません。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片、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。通常、レンガベニヤと構造壁の間には空気層があります。粘土質レンガは通常完全に防水ではないため、構造壁には耐水性の表面 (通常はタール紙) が施されていることが多く、空気層内に溜まった水分を排出するためにレンガベニヤの底部に排水穴が残さ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、日干しレンガ、石、ベニヤ板、またはそれらの組み合わせを使用する断熱建物のほとんどは、木製の壁スタッド間のグラスファイバーの断熱材、または石膏ボードまたは乾式壁で覆われた硬質断熱ボードの形で内部断熱が施されています。ほとんどの気候では、この断熱材は壁の外側でより効果的であり、建物の内部で前述の石積みの熱質量を活用できます。ただし、この技術では断熱材の上に何らかの耐候性外部表面が必要であり、その結果、一般的にコストが高くなります。

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て護岸または擁壁を形成します。蛇籠には、水はけがよく、柔軟性があり、洪水、上からの水の流れ、凍害、および土の流れに強いという利点があります。予想される耐用年数は、蛇籠を構成しているワイヤの長さだけであり、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で作らなければなりません。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枝編み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。

同様の作業は、細胞閉じ込めを使用して、より細かい骨材でも行うことができます。

石積みの壁には、化学的に結合した水、コンクリートブロックからの結合していない水分、ブロック内の中空部分が満たされている場合は流し込まれたコンクリートなどの水和物の吸熱効果があります。石積みは1,000°F（538°C）までの温度に耐えることができ、最大4時間まで火に直接さらされるのに耐えることができます。[引用が^{必要]それ}に加えて、コンクリートの石積みは、93％の時間、火災を発生した部屋の中に閉じ込めます。^{[引用が必要]}これらの理由から、コンクリートと石積みのユニットは、最も高い火炎伝播指数分類であるクラスAを保持しています。^[8]

防火カットを使用すると、安全性を高め、石造建築物の火災による被害を軽減できます。

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率が非常に高い）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]}

• 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較正: レビュー」.高層建築物と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). 「低接着強度の石積み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。

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• アメリカ石工請負業者協会
• 国際石工協会
• 全米コンクリートブロック協会
• アメリカ石工協会
• 石材業界用語の図解用語集