本发明涉及一种监测墙体损伤程度的智能砖，属于砌体墙损伤监测。
背景技术：
1、砌体结构是一种历史悠久的建筑结构形式，其在广大农村地区房屋建筑中广泛应用，但砌体墙承载力较低，存在较大的安全隐患，一旦结构发生坍塌，将会造成严重的人员伤亡和财产损失。因此，监测砌体结构的损伤并准确定位，以便进行有针对性的加固，对于避免更大的经济损失，显得尤为重要。鉴于砌体墙在受损状态下不同部位的应力分布各不相同，有必要在潜在薄弱区域进行精准的损伤监控。
2、目前的墙体损伤监测技术主要依赖于电阻应变片、光纤传感器或压电陶瓷传感器，但这些方法存在耐久性不足、施工要求高和与混凝土的兼容性差等弊端，这使得它们在科研以及实际的应用中难以提供长期可靠的数据支撑。基于此，本发明提供一种可以监测墙体损伤程度的智能砖。
3、本研究采用了自感知复合材料，该材料是在原混凝土的基础组分中添加不锈钢导电纤维制备的。这种复合材料具有优异的压阻敏感性能，可以用于监测结构裂缝和受力等损伤情况。因此，本研究实现了传感元件与结构构件的功能融合，具有出色的应用前景。
技术实现思路
1、本发明提供一种监测墙体损伤程度的智能砖，并将监测系统和结构构件相结合，解决已有监测技术相容性差、易损坏、寿命低及操作繁琐等缺陷，避免因添加传感元件影响墙体的固有性能。
2、为实现上述技术目的，本发明提供了一种监测墙体损伤程度的智能砖，包含铜网电极(1)、导线(2)、不锈钢导电纤维(3)、新鲜黏土(4)；所述铜网电极(1)镶嵌进均匀分散不锈钢导电纤维(3)的新鲜黏土(4)砖中组成传感主体；利用不锈钢导电纤维(3)峰值应力下高灵敏度、低电阻率的特点能够及时监测裂缝发展情况。其在砌体墙中的监测方法：将该智能砖布置在墙体主要损伤路径上，可根据智能砖电阻变化情况实现墙体的损伤监测。智能砖的尺寸可随实际工程需要进行调整。
3、该智能砖根据电阻变化情况可监测裂缝的发展、变形的程度和应力的变化，提前发现结构的变形和破坏，进而采取针对性的维修和加固措施。
4、监测原理：当墙体发生应力应变时，不锈钢导电纤维(3)复合材料作为传感主体，对应力变化产生灵敏响应。铜网电极与导线连接，构成一个电路监测结构。通过测量电路中的电阻、电流或电压变化，可以获取墙体智能砖位置应力应变的信息。
5、与现有技术相比，本发明具有以下显著优势。本发明将监测系统和结构构件相结合，更加简化和高效；使用的不锈钢导电纤维材料具有较高的灵敏度和强度，能够在监测过程中提供更准确和可靠的数据支持，确保监测功能的稳定性和准确性。
6、进一步地，所述不锈钢导电纤维(3)直径为12μm，长度为5mm，由特殊合金aisi316l制成，具有耐高温性，其中金属元素含量为fe 68％、cr 18％、ni 12％和mo 2％，掺量为新鲜黏土(4)质量的0.25％。
7、进一步的，所述的一种监测墙体损伤程度的智能砖，其制备步骤为：为使不锈钢导电纤维(3)分散均匀，需将原材料机械混合10min后浇筑在内壁刷油的长方体砖块模具中，随后将两个铜网电极(1)平行于砖的上下平面插入模具，并放置进90摄氏度恒温干燥箱中持续6个小时，最后在900摄氏度温度下煅烧6个小时即可完成制备。其中，铜网电极(1)作为电流导入与传感信息导出的接口，需保证其导电性不受影响，两铜网电极(1)之间的不锈钢导电纤维(3)应为规则的多边形柱体，以计算体电阻率。
8、具体计算如下：
9、
10、式中，r为材料电阻，s为多边形柱横截面积，l为多边形柱长度。
11、智能砖的传感功能是外力作用下智能砖产生变形从而带动不锈钢导电纤维(3)发生微小位移并导致其构建的导电通路发生变化来实现，最终表现在电阻采集设备上电阻率的改变，并根据其变化情况来判断所监测智能砖的损伤程度。
12、进一步地，铜网电极(1)的具体尺寸与位置根据实际工程确定，其孔径和丝径比例不低于5；此外，为了确保铜网电极(1)与导线(2)的连接，需将铜网电极(1)的接触点延伸出不锈钢导电纤维(3)的外部。
13、本发明的技术方案基于设计的传感主体，在砌体墙发生应力应变情况下表现出高度敏感性，能够准确、可量化地采集相关信息，通过测量材料的电阻变化来实现对墙体破坏状态的监测，从而提供及早采取维修和加固措施的依据。而其一体化结构则能够与墙体及其他构筑物实现有效连接，保证监测功能的稳定性和可靠性。
14、本发明的智能砖及其应用方法适用于监测砌体结构建筑损伤情况。
15、与现有技术相比，本发明的智能砖既可以作为传感元件，同时也是结构构件，可以有效地监测墙体的损伤破坏程度，其施工方便，操作简单，易于推广，具有广阔的应用前景。
1.本发明公开了一种监测墙体损伤程度的智能砖，其特征在于：包含铜网电极(1)、导线(2)、不锈钢导电纤维(3)、新鲜黏土(4)；具体而言：铜网电极(1)与导线(2)相连接并镶嵌进不锈钢导电纤维(3)和新鲜黏土(4)拌合物中组成传感主体，干燥煅烧后制成一种监测墙体损伤程度的智能砖；将该智能砖布置在墙体主要损伤路径上，可根据智能砖电阻变化情况实现墙体的损伤监测。
2.根据权利要求1所述的一种监测墙体损伤程度的智能砖，其特征在于：将不锈钢导电纤维(3)和新鲜黏土(4)按一定比例，经机械搅拌10min后放置在砖模具中，并将两个铜网电极(1)平行于砖的上下平面插入，放置进90摄氏度恒温干燥箱中持续6个小时，最后在900摄氏度温度下煅烧6个小时后制成一种监测墙体损伤程度的智能砖。
3.根据权利要求1所述的一种监测墙体损伤程度的智能砖，其特征在于：所述不锈钢导电纤维(3)直径为12μm，长度为5mm，由特殊合金aisi 316l制成，具有耐高温性，其中金属元素含量为fe 68％、cr 18％、ni 12％和mo 2％，掺量为新鲜黏土(4)质量的0.25％。
4.根据权利要求1所述的一种监测墙体损伤程度的智能砖，其特征在于：两铜网电极(1)之间的不锈钢导电纤维(3)应为规则的多边形柱体，以计算体电阻率ρ。
5.根据权利要求1所述的一种监测墙体损伤程度的智能砖，其特征在于：铜网电极(1)尺寸按照实际工程确定，其孔径和丝径比例不低于5，安装在智能砖内上下两层。
6.根据权利要求1所述的一种监测墙体损伤程度的智能砖，其特征在于：铜网电极(1)的接触点应伸出智能砖(5)外侧一定长度。
