混凝土结构是目前应用最广泛的结构形式。随着我国社会经济的不断发展,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。以压电陶瓷为代表的压电智能材料具有集传感和驱动一体化的优越特点,且响应速度快、线性关系好、能耗低、造价低廉,适于结构健康监测领域。此外,波动法具有实时动态性,对结构影响小等优点,在结构监测方面具有其独特的优越性。基于压电智能骨料波动法的混凝土健康监测领域已取得了丰富的研究成果,但是,仍存在一些不足:监测系统抗干扰能力差、声波在混凝土中的衰减情况的研究欠缺、监测方法对缺陷敏感性低。本文基于以上背景,对利用压电材料进行混凝土健康监测的相关技术进行了研究,具体工作包括以下几个方面:(1)搭建了具有良好抗干扰能力的、基于PZT主动传感技术的混凝土健康监测系统。针对压电智能骨料受电磁干扰大的问题,设计了抗干扰压电智能骨料,该传感器能有效降低传感器噪声;考虑到超声信号远距离传输信噪比不足的问题,应用电荷放大器,信号信噪比大大提高;针对埋入式传感器定位不准确、安装不牢固的问题,提出了预制混凝土试块的传感器固定方法,该固定方式定位准确,能有效避免混凝土浇捣过程中的干扰。(2)开展了基于埋入式压电传感器的应力波衰减与频率及距离的关系研究。设计了混凝土窄带脉冲透射法测量声衰减的试验,研究了衰减与距离的关系,获得了衰减系数及衰减率系数与距离的关系曲线,讨论了声场扩散衰减的影响;研究了衰减与频率的关系,获得了衰减系数及衰减率系数与频率的关系曲线。(3)开展了基于HHT谱的混凝土健康监测方法研究。提出了利用HHT谱和能量指数描述混凝土渗水状况的方法,和利用瞬时相位差及渗水指数表征渗水状况的方法;通过有限元模拟,阐述了利用能量指数及瞬时相位指标进行混凝土健康状况监测的机理;设计了混凝土渗水监测试验,HHT法能有效监测混凝土渗水变化,并讨论了不同材料参数识别方法的差异。