提出一种基于正则化方法改进的气溶胶微物理特性反演算法，通过引入模式半径范围作为先验约束，并对差异最小值附近的解进行平均，以解决反演时存在的欠定问题。对1500组不同类型的气溶胶粒径分布进行仿真，测试了所提反演算法对气溶胶微物理特性参数的反演精度与稳定性。考虑在20%随机高斯噪声的影响下，90%以上气溶胶的有效半径、体积浓度和表面积浓度反演相对误差可被控制在±33%、±45%和±50%范围内。误差统计结果表明，所提算法基于多波长的气溶胶光学特性，可实现对气溶胶粒径分布的可靠反演。

海洋沉积物的粒度研究有助于了解人类活动对自然环境的影响。 将主成分分析(PCA)和连续投影算法(SPA)融合能够综合利用两种光谱特征提取方法的优势, 获得比单一特征提取方法更丰富的特征波长, 实现无关特征和干扰信息的剔除, 最大限度减少特征信息的丢失, 有利于沉积物粒度的分析。 以青岛市东大洋村潮间带表层32份沉积物为例, 将海洋沉积物划分为0.3～0.2、 0.2～0.1、 0.1～0.075和<0.075 mm四个不同粒径的沉积物样品, 分别测定不同粒径的32份沉积物的可见-近红外反射光谱, 共计128条光谱。 将128条光谱数据分别以2∶1, 1∶1和1∶2的比例划分建模集和检验集进行分析； 采用主成分分析和连续投影融合算法(FOPAS )提取不同粒径沉积物的特征光谱, 利用支持向量机算法建立粒径分类模型。 结果显示, 对2∶1、 1∶1、 1∶2比例的数据集, 融合算法检验集正确率分别为83.33%、 82.81%、 75.29%, 仅在2∶1比例下正确率低于连续投影算法检验集的正确率90.47%, 其余正确率相对于单一特征提取算法均有显著的提高, 表明使用融合算法提取特征光谱建立的分类模型在训练集样本量少, 粒径清晰的条件下, 其分类模型相较于单独使用两个特征提取算法的模型更具有优势。 采用基于主成分分析和连续投影融合算法的海洋沉积物粒度分类模型, 能够提高海洋沉积物粒度分类结果的正确率, 建立正确率更高的粒度分类模型, 对快速粒度分类提供了解决方法。

珊瑚砂作为海洋岛礁的重要建筑材料, 广泛应用于海岛地基、路基、机场跑道等军民用工程的吹填和建设。针对南海某岛礁珊瑚砂开展了一系列侧限压缩试验, 量化研究了初始粒径和被动围压对珊瑚砂侧限压缩性能的影响规律, 可为后续珊瑚砂粒径效应和被动围压效应的研究工作提供参考。试验结果表明, 被动围压下珊瑚砂的轴向工程应力应变曲线呈递增硬化特性, 珊瑚砂侧限压缩的应力路径与颗粒粒径基本无关, 被动围压随轴向应力增加呈线性增长, 约为轴向应力的35%。本文精确计算了珊瑚砂的屈服强度和可压缩指数, 得到以下结论: 珊瑚砂的屈服强度随着平均粒径的增大呈幂指数减小的趋势, 而可压缩指数则呈幂指数上升的趋势, 这表明粒径越大的珊瑚砂颗粒破碎起始应力越低, 颗粒破碎越严重, 试样可压缩性越高; 珊瑚砂的屈服强度几乎不受被动围压水平的影响, 只与试样本身的材料特性有关, 而可压缩指数随着被动围压的增大而明显减小, 这是由于高被动围压限制了珊瑚砂的颗粒破碎, 使珊瑚砂可压缩性变低。

本文以正硅酸乙酯(TEOS)为原料，在以氨水为催化剂的碱体系中，采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅溶胶。通过SEM-EDS、XRD、热重分析、激光粒度分析、Zeta电位等分析手段，研究了氨水的加入量对二氧化硅溶胶粒径以及稳定性的影响。研究结果表明，当pH值在11~12、氨水与TEOS的摩尔比R(n(NH3·H2O)∶n(TEOS))在1~10时，随着R值的增大，二氧化硅溶胶平均粒径y与R值x呈指数相关趋势，其拟合函数为y=2.22x1.79，相关性为0.96，粒径从10.17 nm (R=1)增加到142.48 nm (R=10)，且胶粒的粒径分布半高宽从9.89 nm (R=1)增加到171.61 nm (R=10)。二氧化硅溶胶的稳定性则与氨水的加入量呈下抛物线趋势，其凝胶时间从684 h (R=1)下降到28 h (R=5)，再上升到780 h (R=10)。

为了改善粗骨料系统并进一步提高再生混凝土的性能,在不改变天然粗骨料级配的情况下制备了再生粗骨料取代率分别为64%和36%的两个系列再生混凝土,研究了混合粗骨料体系中不同粒径(5~＜10 mm、10~＜20 mm、20~31.5 mm)天然/再生粗骨料对混凝土工作性、力学性能、耐久性能的影响。结果表明,当再生粗骨料总取代率不变时,随着再生粗骨料取代粒径增大,再生混凝土的坍落度/扩展度不断增大,抗压强度、抗折强度与弹性模量基本呈增大趋势,电通量和碳化深度逐步降低。在再生粗骨料取代率较高条件下,提高20~31.5 mm再生粗骨料的比例,更有利于改善再生混凝土的力学性能与耐久性能。

高强度工程水泥基复合材料(HS-ECC)中的精细硅砂骨料粒径通常小于0.30 mm,价格昂贵且不利于减少HS-ECC收缩,同时精细硅砂的开采和加工会对环境产生一定的负面影响。本文利用粒径在0.30~＜4.75 mm的地聚物骨料(GPA)作为精细硅砂的替代骨料制备HS-ECC,GPA的粒径被划分为三组,分别为0.30~<1.18 mm、1.18~<2.36 mm、2.36~<4.75 mm,以研究各粒径区间对HS-ECC抗压强度、拉伸应变能力及微观结构的影响规律。结果表明: GPA粒径与石英砂骨料相同时,HS-ECC延性得到了显著提升,但对抗压强度及抗拉强度影响较小,平均裂缝宽度和平均裂缝间距均明显减小,GPA-水泥基质界面过渡区宽度大于石英砂-水泥基质界面过渡区宽度; GPA粒径不同时,HS-ECC的延性、抗压强度和抗拉强度均随GPA粒径的增大而减小,平均裂缝宽度和平均裂缝间距均随GPA粒径的增大而增大,GPA-水泥基质界面过渡区宽度随GPA粒径增大而减小。

在水泥基材料中加入水化硅酸钙晶种-聚羧酸减水剂(C-S-Hs-PCE)可以有效提高早期强度。C-S-Hs-PCE能够为水化产物C-S-H凝胶提供成核位点，促进C-S-H凝胶生成，从而加快水泥水化进程。酸醚比是梳型PCE的一个重要结构参数，对C-S-Hs-PCE的合成和早强作用的影响显著。通过动态光散射分析、总有机碳分析仪、X射线衍射分析、低场时域核磁共振分析仪、扫描电子显微镜、等温量热仪和抗压强度测试研究了酸醚比对C-S-Hs-PCE的粒径及其在水泥基材料中早期效果的影响。结果表明：高酸醚比的PCE形成的C-S-Hs-PCE具有更小的粒径，更有助于促进硅酸盐相水化和氢氧化钙、C-S-H凝胶的生成，从而加速浆体水化，降低砂浆的总孔隙率，提高砂浆的早期抗压强度，尤其是24 h龄期之内的强度。

通常采用大量掺加辅助性胶凝材料的方式提高胶凝材料的抗Cl-渗透性能, 进而提升混凝土结构的耐久性和服役寿命, 但会显著降低早期力学性能。为提高早期强度和抗Cl-渗透性能, 基于初始浆体密堆积与水化过程孔隙有效填充, 设计细、中、粗粒度区间胶凝材料的种类和掺量, 提高浆体的初始堆积密度和水化产物固氯能力, 从而细化孔径并增大孔隙曲折度, 采用59%的水泥熟料(粒径范围4~55 μm), 成功制备了3 d抗压强度27.3 MPa、28 d Cl-扩散系数低至0.36×10-12 m2/s的高抗渗透复合胶凝材料, 为水泥基材料微结构调控和抗渗性能提升奠定基础。