随着我国经济的不断发展，各种大型复杂工程结构不断涌现，土木工程结构健康监测技术逐渐成为学术界的研究热点。近十几年来，智能材料结构在工程领域中的成功应用，为实现真正意义上的结构健康监测提供了有效的途径。近年来，压电陶瓷以其特有的传感和驱动功能成为土木工程界广泛研究和应用的智能材料之一。因其具有响应速度快、线性关系好、频响范围宽、能耗低、易剪裁、造价低廉且易加工成型等优点而在工程结构健康监测方面存在着巨大的应用潜力。因此，将压电材料作为基本元件，研发一套方便、实用的结构健康监测系统也符合我国当前的国情。本论文基于上述背景，对利用压电陶瓷材料进行混凝土结构中钢筋锈蚀损伤健康监测的相关技术进行详细研究，具体工作包括以下几个方面：　　 (1)根据混凝土结构的特点以及压电陶瓷片的材料特性，以PZT压电陶瓷为传感驱动元件，水泥/聚合物作为封装材料制备压电传感器，并对其性能进行了测试和分析。研究结果表明：采用该封装材料制备出的压电传感器具有机械强度高、动态输出能力强、耐久性能好、可靠性高等优异性能。其中，以压电陶瓷为元件制备的压电传感器兼有声阻抗低、宽频等特性、线性度高、输出响应良好、可重复性好、抗压强度高等优点能够满足其用于混凝土结构长期、在线、实时监测的要求。　　 (2)本文以将制作好的压电传感器贴于钢筋断面的形式进行研究，采用电解液加速锈蚀法加快钢筋锈蚀，能在较短时间内获得期望的锈蚀率。相对于螺纹钢筋，用光圆钢筋加速锈蚀，消除了钢筋表面的不规则（如肋条）造成的对锈蚀率计算的影响，使锈蚀更为均匀，由此计算出的理论锈蚀率与按照钢筋重量损失所得到的实测锈蚀率之间的误差更符合实际。通过分析超声波信号幅值随时间的变化趋势图，可以得出钢筋的锈蚀程度及锈蚀量，随着锈蚀的进行，锈蚀产物的不断产生，超声波幅值也发生了显著的变化，此研究可以清晰的反应出钢筋、锈蚀产物及混凝土三者之间的关系。　　 (3)利用电阻应变片和压电传感器同时对钢筋锈蚀进行了监测研究，通过分析试验所得的应变片微应变与传感器接收到的超声波幅值随锈蚀时间的变化趋势可知，大约在120h，应变片微应变发生了突变，超声波幅值停止增长并开始趋于稳定，说明了由于随着锈蚀产物的不断积累和膨胀，对周围砂浆产生了较大的拉应力，内部出现裂缝并不断发展到表面，刺激外贴的电阻应变片，使得微应变迅速增大。而此时砂浆内部也由于钢筋和砂浆界面脱离，使得超声波只沿着钢筋传播，幅值趋于稳定。　　 (4)利用声发射仪和电阻应变片同时对钢筋锈蚀进行了监测研究，实验结果显示，应变片微应变与声发射信号数量随着锈蚀时间的增长有着相同的增长趋势。两参数特征值均大约在8h出现突变，该变化能够反映出此时因锈蚀的不断进行，锈蚀产物的不断产生和膨胀，逐渐对周围砂浆产生拉应力，使砂浆内产生了大量的微裂缝并逐渐发展至表面。　　 (5)本文利用压电传感器、电阻应变片、声发射仪器三种方法对钢筋锈蚀进行了研究，试验得到的应变片的微应变、声发射信号数等参数特征值，与利用压电传感器监测锈蚀得到超声波幅值的变化存在良好的对应关系，从而也验证了本研究所用压电陶瓷传感器监测钢筋锈蚀的新方法不仅能够做到实时、在线监测，而且具有一定的可行性和有效性。　　 本文实验研究结果表明，运用压电陶瓷传感器能够在线、实时、实地对混凝土结构中钢筋锈蚀进行安全监测，对因锈蚀造成的混凝土损伤及时作出预测和评估。