水泥基压电复合材料具有与混凝土相容性好、响应速度快、传感精度高,集传感和驱动一体化的优异特性,非常适合于监测混凝土结构的损伤、变形和内部应力变化等情况。然而水泥基压电复合材料中水泥与压电陶瓷复合时,界面无法产生化学作用,仅依靠物理吸附或机械咬合力,强度低,其长期耐久性不能得到保障。本论文针对水泥与压电陶瓷结构和性能的差异,采用化学法在压电陶瓷表面制备与水泥组成相似的硅钙组分产物,制备耐久性好且整体性能优良的水泥基压电复合材料,以增强压电陶瓷功能体与水泥基体的相容性,为推动土木工程结构的长期有效监测提供理论指导和技术保障。本论文以PZT-51压电陶瓷为功能相,沿极化方向切割成薄片,在其表面成膜以改善水泥基压电复合材料界面。硅酸盐水泥水化产物主要为C-S-H凝胶和氢氧化钙（主要是硅元素和钙元素）,以此制备SiO₂膜、硅钙膜、硅钛膜和硅钛钙膜增强压电陶瓷功能体与水泥基体相容性,以接触角、压电性能和介电性能为主要性能测试衡量工艺优化参数。利用强酸对压电陶瓷薄片进行表面粗化,因强酸蚀刻越强,粗糙度越大,故采用粗糙度Ra来反映粗化效果,设计实验研究HF浓度C_HF、蚀刻时间t、HNO₃/HF质量比对粗糙度的影响。结果表明:粗糙度Ra和C_HF与t成正比,HNO₃/HF对Ra的影响最大,HNO₃量过大会严重腐蚀压电陶瓷表面,影响压电陶瓷性能。分析不同因素水平条件处理后的压电陶瓷表面形貌,选择粗糙度Ra为1.5μm,C_HF=10%,t=60s,HNO₃/HF=0.5的粗化工艺参数。采用溶胶-凝胶法制备SiO₂溶胶,通过研究乙醇、水、pH值、搅拌时间和搅拌温度对SiO₂溶胶胶凝时间、粘度和折光率的影响,并设计实验采用不同的制模方式和干燥方式制备SiO₂薄膜。结果表明:最佳的制备SiO₂溶胶的工艺条件为:水硅比n_{（H2O/TEOS）}=3,醇硅比n_{（EtOH/TEOS）}=3,pH=2,搅拌时间为2h,搅拌温度在45℃;采用拉膜机拉膜和自然干燥的方式在压电陶瓷表面制备的SiO₂薄膜亲水性较好。以硝酸钙和钛酸四丁酯分别为钙源和钛源对SiO₂溶胶进行改性实验。研究摩尔比、反应温度、陈化温度、陈化时间和pH对掺杂SiO₂溶胶性能及其膜性能的影响;研究拉膜层数、提拉速度和浸渍时间等成膜参数对膜性能的影响;添加低温烧结和硅烷偶联剂KH-570来增加膜层结合力,研究KH-570用量和烧结温度对性能的影响。结果表明:（1）钙改性SiO₂溶胶最佳制备工艺条件为:钙硅摩尔比为0.2,陈化温度为30℃,陈化时间为24h,pH=2,同时,钙硅摩尔比的可调范围为0.1-0.2,pH的可调范围为1.2-2.5;最佳镀膜条件是:拉膜层数为3层,提拉速度为10mm/min,首层膜浸渍时间为5min;n_{（KH-570/TEOS）}的最佳比例为0.02,烧结温度为160℃。（2）最佳制备SiO₂/TiO₂溶胶的工艺条件为:钛硅比为0.3,反应温度为30℃,搅拌时间20min,陈化温度为35℃,陈化时间为24h;最佳的工艺拉膜条件为:拉膜层数为3层,提拉速度为30mm/min,首层膜浸渍时间为5min;n_{（KH-570/TEOS）}的最佳比例为0.02,烧结温度为80℃。（3）钙钛共同改性SiO₂溶胶工艺条件为:钛硅比为0.3,钙硅摩尔比为0.2,反应温度为30℃,搅拌时间30min,陈化温度为30℃,陈化时间为24h;最佳工艺拉膜条件为:拉膜层数为3层,提拉速度为10mm/min,首层膜浸渍时间为5min;n_{（KH-570/TEOS）}的最佳比例为0.02,烧结温度为160℃。对各种膜进行了表征测试,XRD测试表明,所有膜的颗粒状态均为无定型态;SEM测试表明,硅钙膜开裂最多,TiO₂的加入能起到明显的整平作用EDS测试表明,各种膜层均具有所需求的元素物质;IR测试表明,钙元素和钛元素的加入影响甲基基团中C-H振动,钛元素的加入使950 cm^-1处产生Si-O-Ti伸缩振动吸收峰,470cm^-1处产生Ti-O-Ti伸缩振动吸收峰,说明TiO₂与SiO₂既独立成相,也有部分通过化学键结合形成了TiO₂-SiO₂复合膜,硅烷偶联剂KH-570的加入对吸收峰影响甚微。