相比单相压电陶瓷,水泥基压电复合材料的压电电压常数大幅提高,制作成的传感器的声阻抗能够调整到与混凝土结构相匹配,这有利于拓宽传感器的使用频率,提高传感器的灵敏度和分辨率。此外,此类复合材料还可以用来制作压电发电装置用来大规模集能发电,是近年来研究的一个热点。但是,目前国内对水泥基压电复合材料传感器的应用研究还不是很多,对以利用压电材料进行大规模集能发电为目的研究更是少见。基于此,本文以土木工程为背景,重点对水泥基压电复合材料的制备工艺进行了研究,并分析了其性能,具体的研究内容如下:(1)采用塑性聚合物法制备了PZT-51压电纤维,研究了烧成制度和泥料中的有机物含量对PZT-51压电纤维结构和性能的影响,研究结果表明,最佳烧成温度为1290oC,保温时间为0.5h,最佳泥料配方为PZT-51:PVA粘结剂:丙三醇的质量比为30:3:1,PVA粘结剂的浓度为8%。(2)采用溶胶-粉末法制备了PZT-51压电纤维,研究了PZT溶胶与PZT-51预烧粉的摩尔比、PZT溶胶中的加酸量和加水量、纤维直径等对纤维性能的影响;并与塑性聚合物发制备压电纤维的方法做了对比。(3)制备了0-3型水泥基压电复合材料,研究了PZT-51陶瓷颗粒粒度、颗粒级配、颗粒形状等对0-3型水泥基压电复合材料压电性、介电性和机电耦合性能的影响。(4)制备了1-3型水泥基压电复合材料,研究了PZT-51压电纤维体积含量对1-3型水泥基复合材料压电性、介电性及机电耦合性能的影响。(5)提出了0-3-1型水泥基压电复合材料的概念并制备0-3-1型水泥基压电复合材料,对比了其与0-3型水泥基压电复合材料性能的差别。