氣體滲透性實際應用

氣體透過率是單位時間透過單位面積試樣的氣體的體積，它由材料本身的阻隔性能和材料兩邊測試氣體分壓差兩個因素決定。氣體透過率與測試環(huán)境和試樣個體有關，氣體透過量只與測試試樣自身有關而與環(huán)境無關，至于氣體透過系數(shù)則僅與試樣的材質(zhì)有關，是材料本身的性質(zhì) 。

通常，人們只關注包裝材料的氣體透過量（單位：cm3/m2·24h·0.1MPa）和氣體透過系數(shù)。除去由于標準定義差異帶來的影響外，嚴格來講氣體透過率是很少用到的，這與氣體透過率受測試氣體分壓差而變化有很大關系，不利于數(shù)據(jù)比對。此外，對于氣體透過系數(shù)的使用還存在誤區(qū)，氣體透過系數(shù)并非對所有材料都有意義，它僅對于均勻的單層材料有意義，而且應用前必須已經(jīng)通過檢測多種厚度的材料證明其數(shù)據(jù)的一致性，但是對于多層復合材料，檢測其氣體透過系數(shù)是沒有意義的。該系數(shù)主要為進行復合材料的結(jié)構(gòu)設計提供便利。2100433B

氣體透過量（Q）是在恒定溫度和單位壓力差下，在穩(wěn)定透過時，單位時間內(nèi)透過試樣單位面積的氣體的體積，單位為：cm3/m2·d·Pa。與氣體滲透性之間滿足以下關系：

其中d是材料的厚度。由于兩者的單位不同，所以在計算時必須統(tǒng)一計算單位。例如，當材料氣體透過系數(shù)的單位是cm3·cm/cm2·s·Pa而氣體透過量的單位是cm3/m2·d·Pa時，僅是在計算過程中引入的測試時間單位就相差86400倍，面積單位又相差10000倍，所以在國標GB1038中給出了1.1574×10-9這個系數(shù)用于單位的統(tǒng)一。

各標準中對材料的氣體阻隔性的指標定義比較混亂，如氣體透過率（GasTransmissionRate，GTR）在ISO標準（ISO2556，ISO15105-1）中是穩(wěn)定透過時在恒定溫度、單位壓差下單位時間內(nèi)透過單位面積試樣的氣體體積（與國標GB1038中氣體透過量的含義相同），單位是cm3/m2·d·atm；然而在ASTMD1434中它是指在試驗狀態(tài)下單位時間內(nèi)透過單位面積試樣的氣體量，單位是mL（STP）/m2·d。因此建議在比對數(shù)據(jù)時首先要看清數(shù)據(jù)單位，以確定它們各屬于哪一項指標，然后將同項指標的所有比對數(shù)據(jù)換算成相同的單位再進行比較。在ASTMD1434中給出了幾組單位換算表，表1只是其中之一，用于氣體滲透性單位之間的換算 。

影響土的滲透性的因素有很多，如土的類別、密度、應力狀態(tài)、水的流態(tài)及水力坡降等。

土壤的滲透性對污染物的遷移也起著很重要的影響。土壤的滲透性反映了土壤的松緊程度，土壤越緊密，其滲透性越差，水分運動越慢，污染物的遷移能力也就越差，反之，土壤越松散，其滲透性就越好，水分運動越快，污染物的遷移能力也就越快。所以說，土壤的滲透性也直接影響著污染物的遷移能力。

經(jīng)驗入滲系數(shù)K是反映土壤入滲能力的一個重要指標，它表示土壤入滲開始后第一個單位時間（1min）內(nèi)單位面積上的平均入滲速率或第一個單位時段末單位面積上的累積入滲量，其數(shù)值的大小主要取決于入滲時土壤結(jié)構(gòu)和狀況。

經(jīng)驗入滲指數(shù)a是反映土壤入滲能力衰減的重要指標，其值越大，入滲衰減得越快，其值越小，入滲衰減得越慢。其值大小主要取決于由于土體潤濕而引起的土壤結(jié)構(gòu)的改變。

土的滲透性一般按土的滲透系數(shù)分類，如表1。

表1 土的滲透性分類

土力學中所涉及的大多數(shù)對象，都適用于達西滲流定律。粗粒料，如堆石體等，密實粘土或可以自由流動的細顆粒土，可能越出達西定律適用范圍。

黃土的滲透性不同于其他土類，主要特點是垂直方向滲透速度比水平方向的速度要大得多。從甘肅定西黃土梁上的長期滲透試驗資料看，自地表開始入滲黃土層（馬蘭黃土）的水經(jīng)過20天就達到35米深度，而水平運動的入滲水流在經(jīng)過30天之后才運行了7米。黃土的滲透性與黃土的巖性結(jié)構(gòu)和地質(zhì)年齡有關。黃土中孔隙率高,而且有大孔結(jié)構(gòu)或裂隙、節(jié)理時，滲透性就強。中更新世與早更新世的黃土或黃土狀土的滲透性就弱。 2100433B