0-3型水泥基压电复合材料是以水泥为基体，压电陶瓷为功能相而制备的一类新型智能材料，它具有与混凝土相容性好、制备工艺简单和成本低等特点，在车辆动态称重、结构健康监测等领域具有广阔的应用前景。本文研制出高效压电元件，通过制备工艺优化和结构优化设计制备出新型0-3型水泥基压电传感器，并对其基本性能和耐久性能进行了系统研究。基于材料紧密堆积设计理论，以水泥为基体，压电陶瓷为功能相，超细介电粉体为增强相制备出0-3型水泥基压电复合材料。结果表明：增强相的引入可以有效改善样品的压电性能、力学性能和微观结构。当PZT含量为60vol.%、增强相含量为20wt.%时，研制的材料压电应变常数d33高达90.6pC，劈裂抗拉强度为6.6MPa，吸水率为1.67%，PZT颗粒在基体中分布均匀，界面过渡区致密。以水泥和环氧树脂为主要原料，采用多种降粘消泡技术手段制备封装材料。结果表明：当填料和环氧树脂的质量比（胶环比）为3:1时，封装材料具有最佳力学性能、低吸水性以及稳定的力学性质，其线膨胀随温度升高呈线性增大，具有相对稳定的温度敏感性。采用先粘结后焊接的结合方式与合理的结构优化设计可以有效提高传感器工作可靠性。结果表明：压电元件的布设对输出具有重要的影响，当压电元件处于封装材料上部时，传感器在0.31~1.09MPa荷载范围内具有良好的线性度；当压电元件处于封装材料下部时，在0.31~2.34MPa荷载范围内，传感器具有良好的线性度(0.994)，灵敏度为1187mV·MPa-1。随着胶环比增大，线性度呈现先增大后减小的趋势，当胶环比为3:1时，传感器的线性度最佳，外界荷载可以有效作用在压电元件上。传感器对正弦和脉冲荷载具有快速响应能力，相位差几乎为零，无滞后现象。在0.1~20Hz(基本包含土木工程结构振动发生的频率)范围内，随着频率增加，输出电压幅值逐渐增加，当频率大于10Hz时，输出趋于稳定；在0.05s~1s加载时间内，当时间小于0.2s(包含车辆以正常行驶速度经过传感器时所需时间)时，输出趋于稳定。本文评价了研制的水泥基压电传感器在温度疲劳、干湿循环和疲劳荷载等模拟路面交通复杂环境条件下的输出特性。在0~40℃范围内，输出电压随温度升高而逐渐增大，灵敏度随温度升高先减小后增大，线性度先增大后减小(均大于0.99)；输出与输入相位差接近零，基本不受温度的影响。传感器分别经过饱水、干湿循环、疲劳荷载作用后，信号输出基本无变化，表明运营环境对输出基本无影响，传感器表现出良好的温度稳定性与耐久性。