1. 研究目的与意义（文献综述）

随着智能结构在土木工程领域的发展，为满足其发展的需要，一些与土木工程结构材料具有良好相容性的新型功能材料在这一领域中的应用越来越广泛。土木工程所用智能材料大多为记忆合金、光导纤维、碳纤维、压电陶瓷等，其中压电材料具有响应速度快、驱动输出大、频带宽和体积紧凑等优点，颇具发展前景。

在智能结构中，传感器和执行器是感测和控制的重要组件。与控制器设计的成果相比，传感器和执行器的研究和设计较为滞后。另外，由于传感器或致动器与主机结构之间的特性差异，适用于机械工程领域的应用的传感器和致动器可能不适用于土木工程结构。因此，应开发新的传感器和执行器以满足土木工程应用的要求

在传感器和执行器中使用的技术中，压电已被证明是智能结构中大多数应用的最有效机制之一。压电材料可分为三类：压电陶瓷，压电聚合物和压电复合材料。压电陶瓷具有介电常数高、压电响应大、机电藕合系数高等优点，但其密度高，声阻抗远远大于混凝土材料，使得当其用于土木结构的检测时的精度不高。压电聚合材料的材质柔韧、阻抗低、压电电压常数高，但其压电应变常数偏低、机电藕合系数小、温度范围窄，使之在作为有源发射换能器方面的应用受到很大的限制。为了克服这些缺陷，研究人员通过将颗粒或其他形式的压电陶瓷结合到聚合物基体中来开发压电复合材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容：

材料制备：以水泥为基体，压电陶瓷为功能相，采用压制成型法制备出0-3pzt型水泥基压电复合材料。

材料表征：利用d₃₃测量仪、交流阻抗分析仪、电子天平、sem等仪器，测量和观察其压电性能、介电性能、力学性能、致密性和结构形貌。

3. 研究计划与安排

1.第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；

2.第4－7周：利用压缩法制备不同压电相含量的0-3pzt型水泥基压电复合材料；

3.第8－12周：通过d₃₃测量仪、交流阻抗分析仪、电子天平等仪器，测量和观察其压电性能、介电性能、力学性能和致密性等性能，用sem观察其微观结构，分析不同硅粉含量对其性能和结构的影响；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] zongjin li. cement-based 0-3 piezoelectriccomposites [j]. journal, 2002,85 [2] 305–13.

[2] arnon chaipanich, rattiyakorn rianyoi, ruamporn potong,nittaya jaitanong. compressive strength and microstructure of 0–3 leadzirconate titanate ceramic-portland cement composites [j]. ferroelectrics,2013, 457:1, 53-61.

[3] huang shifeng, li xue, liu futian, changjun, xu dongyu, cheng xin. effect of carbon black on properties of 0–3piezoelectric ceramic-cement composites [j]. current applied physics, 9 (2009):1191–1194.