水泥混凝土具有耐久性好、抗压强度高等优点,被广泛应用于基础建设、桥梁等大型建筑工程。水泥的水化特性决定着混凝土结构的密实度、抗压折强度等物理性能,由于水化不充分及疲劳损伤等原因,水泥混凝土内外部会出现麻面、蜂窝和裂缝等缺陷,研究水泥浆体结构的形成与发展并建立一种水泥混凝土损伤检测的系统具有重要意义。压电超声传感器因其结构简单、成本低廉、适应性好,是目前在混凝土无损检测中应用最广的超声传感器。因此本文基于压电陶瓷制备了压电超声传感器,并开展了水泥水化监测及混凝土荷载损伤检测,主要研究工作如下:采用锆钛酸铅压电陶瓷为元件,通过匹配层和背衬层设计,制备了内埋式和外贴式压电超声传感器。研究结果表明,采用1.5 mm氧化铝作为匹配层、质量比1:1环氧树脂与钨粉作为背衬层所制备的外贴式压电超声传感器在100 k Hz时灵敏度最大为-0.99d B,信噪比为155 d B,其标准差为0.021一致性良好;制备的内埋式压电超声传感器信噪比为81 d B,其标准差为0.011,一致性良好,可在360°均匀地发射超声信号,适用于水泥水化进程监测和水泥混凝土荷载损伤检测。采用压电超声传感器对不同水化龄期的水泥浆体研究,结果表明:水泥水化开始至水化24 h,接收波幅值从6.91 m V增长至482.20 m V,传播速度由初凝时的1751 m/s快速增长至终凝时的3984 m/s,水化热曲线分别在初终凝时出现两个放热峰。随着水化反应逐渐进行,主频逐渐向右偏移并最终稳定在112 k Hz左右。对掺入三乙醇胺（TEA）的水泥浆体进行超声监测,结果表明,三乙醇胺掺量为0.02%时,超声波峰峰值增长速度快于掺量1%时的增长速度,其超声波传播速度也快于高掺量的水泥浆中的超声波传播速度,这与水泥浆体的初终凝时间、抗压强度扫描电镜和X射线衍射（XRD）结果一致。对掺入葡萄糖酸钠（SG）的水泥浆体进行超声监测,与未掺加缓凝剂的水泥浆体接收到的波形相比,掺0.05%的SG时,峰峰值最大且增长速率最快;掺量为0.2%时,峰峰值最低且增长速率最慢,这与水泥浆体的初终凝时间、抗压强度、扫描电镜和XRD结果一致。采用压电超声传感器检测压缩荷载作用下的混凝土声学参数变化,研究结果表明:采用外贴式压电超声传感器得到的时域波形较为杂乱,出现多个连续波包。随荷载力增大,波包数逐渐增多,超声波幅值逐渐减小,时域波形发生后移,传播声速变慢。加载前,外贴式压电超声传感器接收的超声波形的峰峰值为8.432 V,至加载力100 k Hz时,其峰峰值下降到1.289 V,首波幅值从0.045 V减小至0.01 V,此时混凝土内部已经产生较大损伤。利用荷载损伤指数（RMSD）判断混凝土损伤情况,发现在20 k N-50 k N加载阶段,RMSD值逐渐减小;在60 k N-100 k N加载阶段,RMSD值逐渐增加,加载至100 k N时,RMSD值最大。采用内埋式压电超声传感器对压缩荷载下的混凝土损伤进行检测,得到的时域波形变化规律与采用外贴式压电超声传感器得到的波形变化规律基本一致。未加载时,超声波峰峰值为1.132 V,与外贴式超声传感器得到的幅值相比约降低了8倍左右。随加载力不断增加,波形的幅值逐渐减小,至加载力100 k N时,其峰峰值下降到0.086 V。损伤指数RMSD值总体上呈现不同的变化趋势,当加载力增加至100 k N时,此时RMSD值突然增大,说明此时混凝土内部损伤严重,这与外贴式压电超声传感器测试的混凝土出现严重损伤的情况基本一致。