構造用粘土タイル

構造用粘土タイルは、特に耐火用途において、構造的および非構造的目的のために屋根、壁、床を建設するために使用される焼成粘土建築材料のカテゴリを指します。建築タイル、構造用テラコッタ、中空タイル、サルティーヨタイル、粘土ブロックとも呼ばれるこの材料は、押し出された粘土の形状で、かなりの深さがあり、他の粘土またはコンクリートの石積みと同じ方法で敷設できます。 北米では、主に19世紀後半から20世紀初頭にかけて使用され、世紀の変わり目に人気がピークに達し、1950年代頃に衰退しました。 構造用粘土タイルは、以前のレンガ造りのアーチ型天井の建設よりも速く、軽く、必要な平らな仮設工事が簡単だったため、19世紀末に人気が高まりました。^[1]

各ユニットは一般に、内部に空洞またはセルがある粘土またはテラコッタで作られています。テラコッタの色は、灰色（生の湿った粘土）からオレンジ、赤、黄色、クリーム色に変わります。これは、粘土を硬化させて構造目的で使用できるようにするための焼成プロセスの影響によるものです。 ^[2]この材料は、床のアーチ、耐火材、間仕切り壁、下地材によく使用されます。^{[3]ヨーロッパでは、耐火壁や間仕切りの建設に引き続き使用されています。北米では、この材料は主に}コンクリートブロックに置き換えられています。

粘土タイルは、さまざまな用途で何千年もの間使用されてきました。ローマ人は、土器を造って天井の荷重を軽くすることで、建築に粘土タイルを最初に使用した人々の一人です。^{[4]しかし、テラコッタ構造が初めて記録されたのは、6世紀のイタリア、ラヴェンナの}サン・ヴィターレ教会のドーム屋根です。パリ石膏で裏打ちされた土器は、初期のローマ建築と同様に、ドーム屋根の荷重を軽くしました。^[3]

米国で構造用粘土タイルが初めて使用されたと記録されているのは1853年である。フレデリック・A・ピーターソンは粘土の楕円形を手で形作り、それをI型梁の間に置き、セメントで覆って床を作った。ピーターソンはニューヨーク市のクーパーユニオンビルでこの手法を初めて採用した。しかし、ピーターソンの手法が大量生産されたり、模倣されたりしたのは1870年代になってからであった。^[4] 1871年、バルタザール・クライシャーとジョージ・H・ジョンソンは、1858年のイギリス人建築家ジョセフ・バネットの手法やピーターソンの設計などの先行事例に基づいて、ピーターソンの手法に似た新しい手法の特許を取得した。^[4]これらの手法はいずれも、19世紀最後の四半期に米国中で発生した大火災の後、建物を耐火化する必要性が高まったことから生まれたものである。

構造用粘土タイルが広く使用されるようになる前は、耐火技術としてはレンガや石積みが主流でした。しかし、レンガや石積み、特にアーチ型の天井は重く、建設に時間がかかり、高価な特注の型枠の建設が必要でした。^[4]構造用粘土タイルは、より軽量で、より速く、よりシンプルな代替手段を提供しました。角張った粘土タイルをキーストーンで組み合わせる連結システムは、ヴィンセント・ガルサンのデザインがフラットなセグメントアーチを作成するために大量生産された後、1870年代初頭に人気を博しました。^[4]ガルサンによって開発されたこのフラットなセグメントアーチは、米国で初めてニューヨーク郵便局、シカゴのケンドールビル、セントルイスのシンガー製造ビルで使用され、世紀末まで中空粘土タイルの最も多用された用途となりました。^[4]

構造用粘土タイルは、その人気が高まるにつれて、鉄鋼建築の耐火材料として最も人気のあるものの1つになりました。^{[4]しかし、その耐火性能は、}ピーター・ボネット・ワイトが1881年に「タイルシュー」を発明するまで完全には実現されませんでした。「タイルシュー」は金属梁の露出面を覆い、完全に火災から遮断しました。^[1]

フラットアーチ構造は、鋼鉄や鉄の構造部材を使用する建物の増加に伴い人気が高まった。耐火性に関する新しい建築基準法の要件は、超高層ビルやその他の大型ビルでの構造用粘土タイルの使用と普及を促した。^[3] 1910年以降、メーカーは、圧縮に強い、より強力で複雑な構造用粘土タイルシステムのテストと開発を開始した。主に端部圧力アーチの発明によって得られたより高い圧縮強度により、この材料をより長い床スパンで使用できるようになった。^[3]しかし、鉄筋コンクリートがより安価で複雑さの少ない代替品として人気が高まるにつれて、床や屋根における構造用粘土タイルの使用は減少した。粘土タイルは、軽量化のためにコンクリート床の内側で​​使用されることが増えたり、コンクリート構造のセンタリング/型枠として使用されることが増えた。^{[4] [3]}

鉄筋コンクリートの床材や金属デッキの台頭により、構造用粘土タイルは水平用途での使用では人気がなくなった。^[3]床材や屋根材での構造用粘土タイルの使用は減少したが、壁材での使用は1950年代まで人気があった。^[4]壁タイルブロックは引き続き製造されているが、特殊なタイルユニットは多くの場合カスタム注文が必要である。^[3]粘土タイルのアーチはもはや製造されておらず、アーチシステムを敷設する熟練した職人が不足しているため、交換されることはなかった。^[3]

タイル床アーチで最初に使用された方法である側圧アーチ構造は、Iビームと平行に敷かれた中空タイルで構成されています。^[4]

端部圧力アーチ構造は、Iビームに対して垂直に敷かれた中空タイルで構成されています。この方法は、側面圧力アーチよりも50％効率的であることが判明して以来、人気を博しました。^{[3] [4]}

構造用粘土タイルの一般的な用途は、屋根システムに使用された平らな中空タイルであるブックタイルでした。ブックタイルは、建物内で配管やその他のシステムを配線できるようにするために、上げ底床にも使用されました。^[4]

1890年代後半、タイル床アーチの最も一般的なシステムは、側面圧力と端部圧力の両方を組み合わせたものでした。しかし、コンクリート構造の人気が高まるにつれて、複合構造では両方の方法を鉄筋コンクリートと組み合わせて使用​​するようになりました。その後のシステムでは、1930年代にタイル床アーチの代わりに粘土タイルと鉄筋コンクリートが使用されるようになりました。^[3]

最も人気があり、長く使われている構造用粘土タイルの形態は、構造要素として垂直方向に使用するものである。垂直方向に使用する構造用粘土タイルブロックは、柱と耐力壁の両方に使用されている。同様に、構造用粘土タイルブロックは外壁の裏張りとして頻繁に使用され、建築装飾、石材、レンガ造りの背後の隙間を埋めることが多かった。^[3]初期の鉄骨構造では、粘土タイルブロックは歴史的に構造部材間の充填材として使用されており、非常に必要な横方向のサポートを提供していた。 [3]場合によっては、通常は 1 階建ての建物で、それ以上高い建物はめったにないが、壁全体が構造用粘土タイルで作られ、通常は複数層の厚さになっている。^[3] これらのブロックのセルには、補強材とグラウトが充填されていないか、充填されていない。^[3]

構造用施釉タイルは、粘土タイルブロックの中で最も一般的で、最も多く使われている形式でしょう。構造用施釉タイルは、耐久性があり、簡単に掃除できる表面が求められる施設で広く使われてきました。この材料は、学校、矯正施設、プール、および同様の施設でよく見られます。標準サイズを使用してコーナー、キャップ、壁ベース、およびその他の要素を構築できるように、さまざまな形状が開発されています。SGFTは施釉面を損傷せずに簡単に切断することはできないため、ほとんどの状況に対応できるように数十の特別な形状が用意されています。SGFTは、標準的なセラミックタイルに似た色で製造できる、焼成された施釉面が特徴です。^[5]一部の用途では、SGFTは、コンクリート石積みとタイルのような表面コーティングの複合材である施釉石積みユニットに置き換えられています。

農場のサイロを建設するために、ガラス質または釉薬をかけた曲面を持つ特殊な構造用粘土タイルが製造されました。「電話タイル」と呼ばれる他の形状は、電話ケーブル用の地下多セル導管として使用されました。^[6]

構造用粘土タイルは、粘土を適切な粘度になるまで練り、型に押し込み、大きな窯で焼くという昔ながらの方法で今でも製造されています。^[3]構造用粘土タイルの種類や形状に応じて、異なる型や型が使用されます。

構造用粘土タイルは、硬質、半多孔質、多孔質の3つのグレードに分類されます。各分類は、製造工程でタイルが焼成される時間の長さによって区別され、分類ごとに異なる目的で使用されます。^[3]

ハードタイルは3つのカテゴリーの中で最も構造強度が高く、主に風雨にさらされる用途で使用されます。他の分類のタイルに比べて多孔性が低いため、硬質で湿気に強いタイルです。しかし、ハードタイルは高温で割れやすいため、耐火性は劣ります。^[3]

半多孔質タイルは適度な強度があり、湿気に強いです。

多孔質タイルは、粘土と藁、おがくず、または製造工程中に燃え尽きる他の材料を混ぜて作られ、構造上の固定荷重を軽減するだけでなく、多孔質性と軽量性も高めます。多孔質タイルは高温でも優れた性能を発揮するため、建築業者の間では耐火性のために好まれていました。^[3]

タイルは、耐荷重タイルと非耐荷重タイルに分類されます。耐荷重タイルはASTM規格C34で説明されており、風化にさらされる場所用のグレードLBXと、保護された用途のLBに細分化されています。非耐荷重タイルはASTM C56で1つのグレードNBで説明されています。これは内部の仕切りに使用され、水平または垂直にセルが走るように敷かれます。タイルは、石膏仕上げを受け入れるためにリブ付きにすることも、滑らかにすることもできます。構造用鋼材に取り付けたり、その周囲にフィットさせたりするための特別な形状が用意されており、耐荷重鋼材用の耐火エンクロージャを提供しました。^{[5] [7]}

構造用粘土タイルは、厚さ4インチ（10 cm）、6インチ（15 cm）、8インチ（20 cm）、10インチ（25 cm）、12インチ（30 cm）など、さまざまな標準サイズで製造されており、通常は12インチ（30 cm）x 12インチ（30 cm）または12インチ（30 cm）x 8インチ（20 cm）の表面寸法です。^[5]タイルは、耐火性のフラットアーチ床構造として鋼材の間に設置するための段階的なくさび形のシリーズでも製造され、上部にコンクリートの摩耗面が敷かれます。他のケースでは、構造用粘土タイルは、構造用コンクリート床スラブのかさばりと重量を軽減するための恒久的な型枠材料として使用されました。^[8]

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• 石膏ブロック
• 建築用テラコッタ
• 鉄筋コンクリート

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