应用自感知机敏水泥基复合材料研制嵌入式压敏水泥基应力/应变传感元件,并构建相应的智能混凝土结构系统为实现混凝土结构的健康监测与安全评定提供了一种新的途径。为研制具有灵敏度高、稳定性好、力学性能和耐久性优异的压敏水泥基传感元件提供理论和物质基础,本文对新型导电填料复合水泥基材料的制备、测试方法,导电性,压敏性及其产生机理进行了研究,主要内容如下:1.选取了水泥基复合材料制备所需要的基体组分和几种新型导电填料(包括磨细炭纤维、乙炔炭黑、喷雾炭黑和三种镍粉),制定了各种导电填料单掺及复掺水泥基复合材料的配比方案并提出了相应的制备方法。2.提出了水泥基复合材料的电极和试件模具设计方法,并验证了基于埋入式环状电极的四电极法测试复合材料体积电阻的可行性;结合四电极法,建立了两套复合材料电阻信号测试的数据采集系统:基于USB-6009采集卡的数据采集系统和无线数据采集传输系统。3.测试了单掺导电填料和复掺导电填料水泥基复合材料的静态电阻率及加载时的电阻率变化规律,发现乙炔炭黑、喷雾炭黑、镍粉以及复掺喷雾炭黑和镍粉在掺量适当时,复合材料均具有较好的压敏性,其中乙炔碳黑、镍粉两种导电填料的复合效果更为优异。4.通过对不同种类、不同体积掺量的镍粉水泥基复合材料的静态电阻率和压敏性灵敏度的比较,发现复合材料的导电性和压敏性与镍粉的形态及体积掺量密切相关。5.探讨了测试条件对乙炔炭黑和球状镍粉水泥基复合材料压敏性的影响,发现两种复合材料的压敏性基本不受加载速率、测试电流和偏心加载的影响。6.通过线性和波尔兹曼S型回归,分别建立了球状镍粉水泥基复合材料在单轴加载情况下的力学、力电本构关系。7.结合渗流理论和试验结果,分析了新型导电填料复合水泥基材料的导电机理和压敏机理,特别从镍粉水泥基复合材料受载时的体积变化角度讨论了其压敏性的产生机理。