渗透系数的测定方法
渗透系数的测定方法主要分“实验室测定”和“野外现场测定“两大类。
1.实验室测定法
目前在实验室中测定渗透系数 k 的仪器种类和试验方法很多，但从试验原理上大体可分为”常水头法“和变水头法两种。
常水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数，从而水头差也为常数。 如图：
试验时，在透明塑料筒中装填截面为A，长度为L的饱和试样，打开水阀，使水自上而下流经试样，并自出水口处排出。待水头差△h和渗出流量Q稳定后，量测经过一定时间 t 内流经试样的水量V，则
V = Q*t = ν*A*t
根据达西定律，v = k*i，则
V = k*（△h/L）*A*t
从而得出
k = q*L / A*△h=Q*L /( A*△h)
常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。粘性土由于渗透系数很小，渗透水量很少，用这种试验不易准确测定，须改用变水头试验。
变水头试验法就是试验过程中水头差一直随时间而变化，其装置如图：水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时，将玻璃管充水至需要高度后，开动秒表，测记起始水头差△h1，经时间 t 后，再测记终了水头差△h2，通过建立瞬时达西定律，即可推出渗透系数 k 的表达式。
设试验过程中任意时刻 t 作用于两段的水头差为△h，经过时间dt后，管中水位下降dh，则dt时间内流入试样的水量为
dVe = －a dh
式中 a 为玻璃管断面积；右端的负号表示水量随△h的减少而增加。
根据达西定律，dt时间内流出试样的渗流量为：
dVo = k*i*A*dt = k*（△h/L）*A*dt
式中，A——试样断面积；L——试样长度。
根据水流连续原理， 应有dVe = dVo，即得到
k = （a*L/A*t）㏑（△h1/△h2）
或用常用对数表示，则上式可写为
k = 2.3*（a*L/A*t）lg（△h1/△h2）
2. 野外现场测定法
渗水试验(infiltration test)一般采用试坑渗水试验，是野外测定包气带松散层和岩层渗透系数的简易方法。试坑渗水试验常采用的是试坑法、单环法、和双环法。 是试坑底嵌入两个铁环，增加一个内环，形成同心环，外环直径可取0.5米, 内环直径可取0.25米。试验时往铁环内注水，用马利奥特瓶控制外环和内环的水柱都保持在同一高度上，（例如10厘米）。根据内环取的的资料按上述方法确定松散层、岩层的渗透系数值。由于内环中的水只产生垂直方向的渗入，排除了侧向渗流带的误差，因此，比试坑法和单环法精确度高。内外环之间渗入的水，主要是侧向散流及毛细管吸收，内环则是松散层和岩层在垂直方向的实际渗透。
当渗水试验进行到渗入水量趋于稳定时，可按下式精确计算渗透系数（考虑了毛细压力的附加影响）：K(渗透系数)= QL/ F(H+Z+L)。
式中：
Q-----稳定的渗入水量(立方厘米/分)；
F------试坑内环的渗水面积(平方厘米)；
Z-----试坑内环中的水厚度(厘米)；
H-----毛细管压力（一般等于岩土毛细上升高度的一半）(厘米)；
L-----试验结束时水的渗入深度（试验后开挖确定）(厘米)。
渗透检测的仪器、设备及各自的作用
氧气渗透检测仪适用于塑料薄膜、高阻隔性材料、太阳能背板、片材、复合材料、镀铝膜、共挤膜等膜、铝箔、片状材料及塑料、橡胶、纸质、玻璃、金属等材料的瓶、袋、罐、盒等包装容器的氧气透过率测试。
压差法气体渗透仪基于压差法的测试原理，是一款专业用于薄膜试样的气体透过率测试仪，适用于塑料薄膜、复合膜、高阻隔材料、片材、金属箔片在各种温度下的气体透过率、溶解度系数、扩散系数、渗透系数的测定。
水蒸气渗透检测仪基于杯式法测试原理，是一款专业用于薄膜试样的水蒸气透过率测试仪，适用于塑料薄膜、复合膜等膜、片状材料与医疗、建材领域等多种材料的水蒸气透过率的测定。通过水蒸气透过率的测定，达到控制与调节材料的技术指标，满足产品应用的不同需求。
渗透系数的测定方法有哪些？
GB/T
1038-2000
塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法
压差法
ASTM
D1434
测定塑料薄膜和薄片透气性能的测试方法
ISO
2556
塑料.在大气压力下薄膜和薄板的气体透过率的测定.测压法
ISO
15105-1
塑料.薄膜和薄板.气体传输率的测定.第1部分压差法
JIS
K7126
塑料薄膜及薄板的透气性试验方法
YBB00082003气体透过量测定法
CNAS包装安全检测实验室兰光检测多种气体多种材质的渗透系数
压差的测量方法有那些?
目前在国际上，常用于检测包装材料阻氧性能的透氧测试方法有两种：等压法和压差法，这两种方法是根据测试时，被测样品两侧的气压状况来区分的。现行的ISO15105中的方法一是压差法，方法二是等压法；而我国现行的透氧标准GB1038制定于1988年，只规定了压差法，至今仍未将等压法修订补充入标准。
压差法的试验原理：先在样品膜的两侧抽真空，然后在样品一侧输入氧气达到一个大气压，从而在样品的两侧形成一个大气压的压力差。随着氧气的逐渐透过，检测出低压室的压力增量速度，就可以计算出样品的透氧速率。压差法的测试原理相对简单，只需要对气压进行精确的测量，而且可以测试材料对多种气体的阻隔性。但是压差法在其准确性及应用方面，仍有较大的局限性，因为：
1．在测试时，需要在样品的两侧形成一个大气压的压差，这个压差的存在会破坏材料本身的性能结构，如产生裂纹、加大针孔、材料变薄、透气面积变大，这些改变会影响测试的准确性。当包装材料应用于食品或药品包装时，是不会经受这个压差的。
2．进口的压差法设备的最低测试范围只能达到0.5cc/m2day，再小的透过率数据是不能保证精度的。而目前镀铝膜等高阻隔包装材料的透氧率已经可以达到0.1~0.2cc/m2day左右，铝箔复合膜则更低，所以压差法已经不能适用于这些材料的检测了。
3．压差法设备不能测试完整的包装件，只能测试膜材。有时，材料本身的透氧率不存在问题，而软包装的封边、瓶盖的密封等因素，都会严重地影响完整包装的透氧率。
4．压差法设备不能控制测试湿度。不能检验一些亲水性材料（如尼龙、EVOH）在高湿环境下的透氧率突变情况。
5．测试的重复性较差，台间差也会达到15~20%以上。只能用原厂的标准膜进行验证，但是由于国内外都没有溯源标准膜的供应，所以不同生产商的设备之间没有一个统一的参考值。
6．测试效率并不高，由于在测试开始时需要在测试腔内抽真空，对于高阻隔材料，厂方推荐的抽真空时间会长达10~15小时以上；有时由于操作手法不当，就连进口设备也很难避免会抽真空失败，国产设备的抽真空技术就更不过关了。
等压法的测试原理：在样品膜的两侧分别通入连续流动的氧气和氮气，样品两侧的大气压相等，利用氧气在样品膜两边的恒定浓度差而引起渗透，氮气将透过的氧气全部运送到传感器上，其传感器必须采用库仑电量法传感器，这是一种符合法拉第定律的绝对值传感器，渗透过来的氧气经过传感器时，传感器就会释放出4倍的电子，根据电流的大小就能检测出通过传感器的氧分子数量。和压差法相比，等压法是一个更精确、先进的测试方法，因为：
1．测试时，样品膜两侧的气压相同，不会破坏材料本身的性能结构，更接近于包装材料真实使用的环境。
2．等压法设备的测试范围最低能达到0.005cc/m2day，足以准确地检测这些高阻隔材料。
3．可以测试完整的包装件或瓶，只需要加装很小的附件。
4．测试腔的湿度可以控制在0%，或者35%~90%之间，而且湿度传感器放置在样品旁，真实反映样品处的湿度，能够对亲水性材料进行准确的湿度环境下透氧率测试。
5．测试重复性很好，一般只有±1%或者±0.05cc/m2day，而且可以利用追溯美国标准研究院NIST的标准膜来验证设备，使得台间差也只有2~3%，不同实验室的测试结果能够有很好的比对性。
6．测试效率高，由于不需要抽真空，一般阻隔样品只需要一个白天就能完成，高阻隔材料也只需要最多1~2天时间。
综上所述，等压透氧测试法更适合于用于高阻隔材料的准确测试，而且还能对完整包装件进行检测，是最先进和准确的方法，我们正期待着中国GB标准能尽快地引入这个方法，使测试准确性更上一层楼。
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