1 浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
2 东海实验室，浙江 舟山 316021
3 浙江大学嘉兴研究院智能光电创新中心，浙江 嘉兴 314000
4 浙江大学杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
5 浙江大学地球科学学院浙江省地学大数据与地球深部资源重点实验室，浙江 杭州 310027
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。
大气光学 多波长激光雷达 正则化方法 气溶胶粒径分布 微物理特性
1 中国科学院、 水利部成都山地灾害与环境研究所, 四川 成都 610041
2 成都理工大学地球科学学院, 四川 成都 610059
3 成都理工大学地球科学学院, 四川 成都 610059中国人民解放军61287部队, 四川 成都 610036
藏北高原地区草地不断退化, 荒漠化日剧严重; 估算砾石粒径对于荒漠化评价及动态监测具有重要意义。 基于高光谱遥感技术, 结合地面调查、 GPS定位、 砾石光谱测定和砾石粒径测定, 优选出与砾石粒径相关性最高的波段, 并建立砾石粒径与敏感波段之间的线性拟合模型, 利用高分五号高光谱影像对实验区的砾石粒径空间分布特征进行了提取。 主要结论: 相关性较好的波段在369.9、 371.5和910.5 nm, 其中一阶导数在910.5 nm处的光谱值与砾石粒径的拟合效果是最好的（R2=0.738）; 不同光谱吸收参数与砾石粒径的拟合对比, 在2 340 nm附近的吸收面积与砾石粒径建立的拟合回归模型的拟合精度是比较高的（R2=0.728）; 对砾石粒径进行空间遥感反演, 精度达到70%, 并简要分析砾石粒径的空间分布特征, 为藏北高原的荒漠化分析提供了参考依据。
藏北高原 砾石粒径 高光谱遥感 反演 荒漠化 Northern Tibetan plateau Gravel grain size Hyperspectral remote sensing Inversion Desertification 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2381
宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室, 宁波 315211
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。
珊瑚砂 粒径 被动围压 准静态压缩 屈服强度 可压缩指数 coral sand particle size passive confining pressure quasi-static compression yield strength compressibility coefficient
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 430070
2 北京都市绿源环保科技有限公司固废研发中心,北京 102601
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。
再生粗骨料 混凝土 粒径 力学性能 耐久性能 recycled coarse aggregate concrete particle size mechanical property durability
1 湖北工业大学土木建筑与环境学院,武汉 430068
2 华中科技大学土木与水利工程学院,武汉 430074
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。
工程水泥基复合材料 地聚物骨料 骨料粒径 力学性能 界面过渡区 engineered cementitious composites geopolymer aggregate aggregate particle size mechanical property interface transition zone
1 湖南大学土木工程学院，绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室，长沙 410082
2 湖南大学，湖南省绿色与先进土木工程材料国际创新合作中心，长沙 410082
3 湖南大学，建筑安全与节能教育部重点实验室，长沙 410082
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。
酸醚比 水化硅酸钙晶种 粒径 早期强度 acid-ether ratio calcium silicate hydrate seed particle size early strength
河北工业大学 能源与环境工程学院，天津 300401
将纳米流体用于光谱分频(spectral beam splitting, SBS)型PV/T系统可提高系统效率，合适粒径的纳米颗粒(nanoparticles, NPs)能有效过滤光伏电池光谱响应外的太阳辐射。采用时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD)模拟了Au、Ag、Cu、Fe3O4、ZnO、TiO2六种NPs的光学特性，以单晶硅太阳能电池的光谱响应为例，研究了粒径为20 nm~200 nm六种NPs的光吸收性能，并将契合度作为评价指标优化粒径。结果表明：NPs的光学性质对其粒径大小非常敏感，通过改变NPs粒径，可在较宽范围内调节散射、吸收和消光峰位置，且其峰值均随粒径增大而增加。金属NPs对太阳辐射的吸收能力优于非金属NPs，6种NPs单位体积最大吸收功率分别为21.88 GW/m3、17.95 GW/m3、20.16 GW/m3、2.54 GW/m3、1.02 GW/m3、0.27 GW/m3。契合度指标分析表明，适用于SBS型PV/T系统的6种NPs的最优粒径分别为20 nm、50 nm、20 nm、170 nm、110 nm、20 nm。
PV/T系统 纳米颗粒 时域有限差分法 契合度 粒径优化 PV/T system nanoparticles finite difference time domain method degree of appropriateness particle size optimization
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
散射矩阵是描述介质散射特性的重要参数，该参数对介质的理化特性敏感。为研究利用该参数对气溶胶进行识别及理化特性获取的可行性，设计并实验测量了聚α烯烃和氯化钠两种气溶胶样品的散射矩阵，讨论了二者矩阵元素的角度分布规律，并基于Mie散射理论，采用模板匹配的方法利用测量结果对聚α烯烃气溶胶的粒径分布进行了反演。结果表明通过矩阵元素的角度分布规律可以对两种气溶胶进行有效识别与区分，结合相关散射模型与反演方法还可以获得气溶胶的理化特性。该研究为气溶胶识别及其理化特性的获取提供了方法参考。
散射矩阵 气溶胶识别 粒径分布 反演 scattering matrix aerosol recognition particle size distribution inversion 大气与环境光学学报
2023, 18(3): 191
选取湖北蕲春、江西弋阳、陕西汉中三个产地蛇纹石骨料(以下简称湖北、江西、陕西蛇纹石骨料), 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG)对蛇纹石骨料防中子辐射性能和在高温下的结构稳定性进行了研究。结果表明: 湖北、江西、陕西蛇纹石骨料结晶水含量分别为6.89%、12.55%、12.50%(质量分数), 其中江西和陕西蛇纹石骨料结晶水含量高, 对防中子辐射更有利; 粒径为(10, 16］和(16, 20］ mm的湖北蛇纹石骨料在500 ℃时出现热爆裂行为, 其热重损失值分别为12.62%、24.72%。由于陕西蛇纹石骨料含有水镁石, 在温度为300~500 ℃时水镁石热分解脱水, 使骨料在500 ℃热重损失值达到2.75%~4.04%; 江西蛇纹石骨料在500 ℃时热重损失值最大为2.26%, 且无热爆裂行为和无水镁石的影响, 其高温结构稳定性较好, 是三个产地中性能最佳的蛇纹石骨料。本文提出的不同粒径蛇纹石骨料高温下结构稳定性的测试方法, 对推进国产蛇纹石骨料在核电反应堆、散裂中子源、核聚变材料辐照设施中的可维护测试单元等防中子辐射混凝土工程应用中具有一定指导意义。
骨料粒径 蛇纹石骨料 结晶水 热爆裂行为 热重损失 防中子辐射混凝土 aggregate size serpentine aggregate crystal water thermal cracking behavior thermogravimetric loss anti-neutron radiation concrete
