复合机敏材料是一种通过改变自身电学性能进而感知外界环境中力、变形、温度、湿度等外部作用的新型功能材料。该材料为土木工程结构和材料的长期力学状态检测提供了新的研究方向。本文采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为基体材料，碳黑作为导电材料，熔融混炼制备了碳黑/PET复合机敏材料。对碳黑/PET复合机敏材料的配方组成、制备工艺、导电性、拉伸和压缩应变-电阻变化率、疲劳拉伸应变-电阻变化率、温度-电阻和湿度-电阻响应等进行了研究，分析了碳黑/PET复合机敏材料压电（拉电）电阻效应的形成机理，提出了拉伸、压缩应变下碳黑/PET复合机敏材料的应变-电阻响应模型，并将基于碳黑/PET复合机敏材料的应变传感器应用于沥青路面压应变的检测，验证了其可行性。　　碳黑/PET复合机敏材料的拉伸弹性应变区间为0～0.5％，压缩弹性应变区间为0～2％。其电阻率随着碳黑含量的增加而降低，导电渗滤阈值为碳黑含量15％（质量比），此时碳黑/PET复合机敏材料的电阻率为103Ω·cm，具有良好的导电性。碳黑/PET复合机敏材料具有应变-电阻响应性，碳黑含量为20％的复合机敏材料在拉伸应变0.15％时的电阻变化率为2.34％，压缩应变1％时的电阻变化率为10.14％，应变-电阻关系呈线性，具有最优的相关性与重复性。碳黑/PET复合机敏材料在弹性区间内进行10万次拉伸疲劳循环后，复合机敏材料的电阻较为稳定，与单调拉伸时的电阻变化率一致，疲劳荷载对复合机敏材料的应变-电阻响应性影响较小。　　Simmons隧道导电理论可以解释碳黑/PET复合机敏材料的压电（拉电）电阻效应机理。通过SEM微观分析了外荷载作用和PET结晶形态对材料导电特性的影响。外荷载作用会引起碳黑颗粒间的距离发生改变，同时PET的重新结晶也影响着碳黑颗粒的分布。两种情况共同作用于碳黑/PET复合机敏材料，其中碳黑颗粒受外力作用产生的间距改变占主导地位，PET重新结晶导致的碳黑颗粒间距变化占次要地位。综合作用下，碳黑/PET复合机敏材料表现出自身电阻对外部作用的响应性。　　通过分析碳黑/PET复合机敏材料的压电（拉电）电阻效应机理，基于Simmons隧道导电模型，推导建立了应变与碳黑/PET复合机敏材料电阻的关系式R1=R0(1±ε)exp(cS0ε)。通过引入PET结晶速率以及比例系数γ1和γ2，建立了PET结晶速率与碳黑/PET复合机敏材料电阻的关系式R2=R0[(1+γ1vt/S0)exp(cγ1vt)-(1+γ2vt/S0)exp(cγ2vt)]。根据以上两种影响因素与碳黑/PET复合机敏材料电阻的关系，建立了拉伸、压缩作用下复合机敏材料的应变-电阻响应模型R=R1+R2=R0[(1±ε)exp(cS0ε)+(1+γ1vt/S0)exp(cγ1vt)-(1+γ2vt/S0)exp(cγ2vt)]。经过模型理论计算结果与试验结果对比，该模型得到了较好的验证。　　碳黑/PET复合机敏材料的电阻随温度变化表现出正温度效应(PTC)，在温度疲劳循环作用下，碳黑/PET复合机敏材料仍然保持较为稳定的温度-电阻响应规律。根据复合机敏材料PTC效应机理，温度对碳黑/PET复合机敏材料电阻的影响主要是由于热膨胀引起材料自身导电通路变化而导致其导电性的改变。碳黑/PET复合机敏材料在自然环境中的含水率不超过0.1％，通过饱和吸水的方法可以使复合机敏材料的电阻不受环境湿度影响。　　最后，采用碳黑/PET复合机敏材料设计制作了适于压应变检测的应变传感器，并将应变传感器用于沥青混凝土路面中面层与上面层车辙压应变的检测。通过室内压应变试验、现场试验和有限元软件对工程现场车辙变形量进行预估，验证了基于碳黑/PET复合机敏材料的压应变传感器能够检测早期的沥青路面车辙压应变。由现场试验得到了应变传感器的埋置工艺和保护方法，验证了应变传感器在现场应用的可行性与可靠性。