采用激光选区熔化成形了Inconel 625合金试样，研究了激光功率和扫描速度对合金孔隙的影响，制备了存在大尺寸圆形孔隙缺陷（key-hole模式下）、小尺寸圆形孔隙缺陷（conduction模式下）和不规则孔隙缺陷的拉伸试样，通过815 ℃高温拉伸试验探讨了孔隙类型对合金抗拉强度及塑性的影响。结果表明：孔隙类型对合金815 ℃高温抗拉强度及塑性有较大影响。其中，不规则孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为374 MPa，塑性为5%；大尺寸圆形孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为364 MPa，塑性为31%；小尺寸圆形孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为363 MPa，塑性为37%。当不规则孔隙向小尺寸圆形孔隙转变时，高温抗拉强度约降低3%；当大尺寸圆形孔隙向小尺寸圆形孔隙转变时，高温塑性约提升19%。在各类815 ℃高温拉伸试样断口纵截面中均发现了大量的沿晶界扩展的高温失塑裂纹，这是合金失塑的主要原因。孔隙缺陷处的位错塞积造成较大的应力集中，阻挡了位错滑移和合金的塑性变形，使合金更易发生断裂。

饱和砂土地基爆炸液化引起的地表沉降问题是坝基抗震安全评价和爆炸加密地基处理等领域中的重要课题。针对碾压压实的分层饱和砂土地基, 研究其在封闭爆炸下液化引起的地表沉降特征。基于现有爆炸液化、地表沉降经验预测模型推导了液化区体积的计算式, 建立了地表沉降区的快速预测模型, 并验证了该模型的可靠性。利用上述模型, 通过变化控制性因素密实度、炸药量、埋深探究了饱和砂土地基爆炸液化区及引起的地表沉降漏斗特征, 并讨论了地基碾压压实分层对地表沉降漏斗特征的影响。结果表明：封闭爆炸荷载作用下, 饱和砂土地基爆炸液化区的形态从小到大包括椭球型、漏斗型和锅底型三种。地表沉降区形态从小到大有倒锥型和蝶型两种。液化及沉降区随炸药量的增加、埋深和密实度的减小而增大。经碾压压实的分层饱和砂土地基, 爆炸液化及引起的地表沉降不仅受炸药量、埋深和密实度的影响, 分层厚度较起爆深度的相对大小也决定了液化区受分层厚度影响的范围, 进一步影响了地表沉降区的范围。

以风积沙混凝土为研究对象, 采用核磁共振、场发射扫描电子显微镜及能谱仪观测不同风积沙掺量及不同浓度硫酸盐侵蚀作用下混凝土的微观孔隙结构、微观形貌及产物特征。结果表明: 随着风积沙掺量增加, 风积沙混凝土抗压强度先增强后减弱, 孔隙率先降低后增加, 风积沙掺量为40%(质量分数)时力学性能最好; 随着硫酸镁浓度的增加以及侵蚀周期的延长, 风积沙混凝土相对动弹性模量先增加后降低; 当硫酸镁浓度为3.5%、风积沙掺量为40%时, 风积沙混凝土浸泡360 d时仍满足标准要求, 此时风积沙混凝土孔隙率为2.553%, 其中少害及有害孔占比达到63.8%, 且产生较多针棒状钙矾石; 当硫酸镁浓度为5.0%(质量分数)时, 孔隙率增加至2.879%, 少害及有害孔比例降低至57.3%, 钙矾石富集程度进一步增加。

药物片剂中气孔体积与药片在自然状态下的总体积之比被称为孔隙率。 药物片剂在生产过程中, 由于原料的理化性质、 人为因素和环境因素的影响, 气孔的形成是不可避免的。 孔隙率是药物片剂的一个重要特性, 孔隙率的大小会影响片剂的崩解、 溶解和生物利用度。 目前常见的药片孔隙率检测手段如压汞法、 氦比重法、 红外光谱法等等, 均无法实现药片孔隙率的无损、 快速检测。 为此提出一种利用连续太赫兹波对单个药物片剂进行孔隙率检测的方法, 分别用两种标准规格的平面药物片剂作为研究对象, 使用矢量网络分析仪在500～750 GHz的频率范围内测量通过每个药片传输的信号, 从测得的S参数中提取出每个片剂的包裹相位值, 然后对包裹相位值进行相位展开和校正以得到片剂的真实相位值, 并通过计算药物片剂与空气的相位差得到药片的有效折射率。 同时使用零孔隙率近似(ZPA)的理论模型将药片有效折射率和孔隙率联系起来。 使用矢量网络分析仪测得并计算两种药片的孔隙率与采用气体置换法测量的标准孔隙率的相对误差分别为7.3%和5.3%, 实验结果表明利用连续太赫兹波检测药片孔隙率的方法具有可行性。 太赫兹波检测药片孔隙率的方法简单、 实用, 并能做到无损、 快速检测, 为今后药物片剂制造生产中的快速、 灵敏和无损孔隙率测量工作奠定基础。

磷石膏中不同氟杂质对硬化石膏浆体微观结构和性能的影响不同。本文通过凝结时间、原位水化热、离子浓度测试、力学性能测试、压汞测试、X射线衍射分析、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等测试手段，系统研究了四种氟杂质(CaF2、NaF、Na2SiF6和Na3AlF6)对建筑石膏水化进程、微观结构和力学性能的影响。结果表明，可溶性氟杂质会促进建筑石膏水化，表现出一定的促凝效果，氟杂质溶解度越高，对建筑石膏水化进程的促进效果越显著(NaF>Na3AlF6>Na2SiF6)，难溶的CaF2对建筑石膏的水化进程基本没有影响。但是水化速度过快易造成浆体过早硬化，使一些建筑石膏不能及时水化，在后续缓慢水化过程中逐渐生长成板状晶体，使硬化浆体的孔隙率增加，从而导致硬化石膏浆体的力学性能变差。本研究为磷石膏在建材产品中的高效利用提供一定指导。

石灰石微粉等辅助性胶凝材料部分取代水泥可有效降低建筑材料领域的碳排放，但其对耐久性方面的影响仍需进一步探索。通过抗压强度、自然浸泡氯离子、电迁移加速氯离子传输等测试，探讨了石灰石微粉掺量、原材料细度以及水胶比等因素对水泥基材料氯离子传输的影响规律。根据物相组成和孔结构特征研究了石灰石微粉对体系微结构的影响，结合宏观性能与微观分析结果深入讨论了体系的抗氯离子传输能力与物相组成、孔隙曲折度、最可几孔径的关系。结果表明，在水泥-石灰石微粉体系中，当石灰石微粉掺量低于15%(质量分数)时，石灰石微粉对体系的抗氯离子传输性能影响较小，结构因子可有效衡量体系的抗氯离子传输能力。物相组成和孔隙曲折度与氯离子传输的相关性较低，最可几孔径是影响氯离子传输的最主要因素。

透水混凝土具有显著的孔隙特征，可有效缓解城市内涝，涵养地下水系。针对透水混凝土由孔隙大导致的抗压强度低等问题，采用矿物掺合料替代部分水泥作胶凝材料，能够实现降低生产成本并提高抗压强度的目的。本文以粉煤灰、矿渣、偏高岭土等固体废弃物为掺合料，通过抗压强度、透水性能测试分析矿物掺合料单掺、复掺、三掺对透水混凝土性能的影响，并探究其水化机理。结果表明：复掺以及三掺体系的透水混凝土力学性能明显优于单掺体系；当三掺体系粉煤灰、矿渣、偏高岭土掺量分别为15%(质量分数，下同)、15%、10%时，透水混凝土性能最佳，抗压强度达22.1 MPa，孔隙率和透水系数分别为14.3%、3.27 mm/s，满足行业标准。

为研究高温后水泥砂浆内部水分迁移特征，将水泥砂浆试件300、400、500 ℃高温处理后表面镀蜡(留有一个上表面)，随后将试件未镀蜡一端置于液面下2 cm进行自渗吸试验。采用核磁共振(NMR)技术T2谱及核磁共振成像研究高温作用后水泥砂浆试件水分迁移情况及特征。结果表明，随着处理温度升高，试件胶凝孔和气孔或裂隙占比增大，而毛细孔占比逐渐降低，试件吸水质量减小，吸水质量前24 h内快速增加，随后减缓并趋于稳定。同时，高温作用影响毛细管吸水率，当处理温度小于等于400 ℃时，高温可增大毛细管吸水率；当处理温度大于400 ℃时，高温反而削弱毛细管吸水率。通过引入毛细吸收系数S来表征毛细管吸水率，S在6 h前大于10，而在6 h后减小超过2个数量级。另外，水分迁移存在优先孔径，在毛细孔中迁移的优先孔径为10~480 nm，在气孔或者裂隙中迁移的优先孔径为1 680~16 800 nm，且随浸水时间增加，水分更倾向由大孔传输到较小孔隙中。最后，通过核磁共振成像可实时观测到水分迁移位置由外到内，迁移速度与试件处理温度呈正相关。

为开发具备大流动性、高强度和高耐久性能的高整体容器黏接填充密封材料，并使其能满足在低中放射性废物处置过程中多种严酷环境下服役300年的要求，本文以硅酸盐水泥、硅灰为胶凝材料，磨细石英砂为惰性填充材料，通过颗粒最紧密堆积原理获取初步配方，并以硅微粉替代部分水泥后，研究硅微粉对密封材料流变性能、孔隙结构、力学性能、耐久性能以及氮气渗透系数的影响。结果表明：硅微粉提高了密封材料的流动度及流变性能，降低了28和56 d的孔隙率，提高了劈裂抗拉强度、抗收缩性能、抗化学侵蚀性能、抗渗性能以及抗冻性能，但对其抗压强度及静弹性模量作用不明显。加入10％(质量分数)硅微粉的密封材料各项性能均优于国家标准要求，可以满足在严酷环境下安全服役300年要求。

混凝土材料的制备与性能优化是建筑3D打印结构化发展与应用的基础。3D打印混凝土材料的宏观力学性能、长期耐久性能均与界面细观结构直接相关。本文明确了3D打印混凝土层间界面水分状态(水膜)的形成机制，测试了不同打印层厚条带的水膜随时间的演化规律，通过CT扫描技术研究了层间间隔时间、打印层厚、环境状态对层间界面孔隙特征的影响，揭示了层间界面水分状态、层间界面孔隙特征及层间黏结性能三者之间的相互影响机制。结果表明：层间界面孔隙率随单位面积上层间界面水分质量的增长而降低，层间界面水分质量是较打印参数而言更直接的层间界面状态影响因素；层间水分状态和界面细观孔隙特征直接影响着3D打印混凝土材料的宏观力学强度。