第二章 材料与方法
2.1 PVFM 材料的制备
2.1.1 试剂与仪器
PVA，1750±50，上海国药集团化学试剂有限公司；甲醛，37%～40%，天津市福晨化学试剂厂；盐酸，36%～38%，北京化工厂。二甲基硅油，天津科密欧化学试剂有限公司；工业用高岭土，200目，石家庄长利矿产品有限公司；SiO2粉末，200目，北京冠金利新材料科技有限公司。
JJ-1A数显电动搅拌器，金坛市荣华仪器制造有限公司；单孔单列电热恒温水浴锅，北京市永光明医疗仪器有限公司；BHLM-M18型无油真空泵，北京化工大学 北京北化黎明膜分离技术有限责任公司；3H-2000 TD1全自动真密度分析仪，贝士德仪器科技有限公司；Poremaster GT-60全自动孔径分析仪，美国康塔仪器公司；万能材料试验机，青岛东标检测服务有限公司；奥林巴斯DP71极高分辨率研究级数码显微镜。
2.1.2 样品制备
称取20gPVA于三口烧瓶中，加入一定量蒸馏水，95℃以上水浴加热溶解，期间可用搅拌机低速搅拌，加速溶解。完全溶解至透明糊状，冷却降温至一定温度，加入过量催化剂浓盐酸10ml，采用机械发泡法，在一定搅拌机转速下搅拌约5min，加入甲醛，继续搅拌约5min，倒入模具，一定温度的烘箱中固化一定时间。最后取出样品，置于碱液中浸泡，洗去多余酸和甲醛。
2.1.3 测试与表征
1、表观密度 参照GB/T 6343-2009。
2、吸水倍率 参照GB/T 10801.1-2002。
3、回弹性能 当弹性体受到外力挤压，撤去外力后恢复现状的能力。可采取简易方法，用手挤压湿态样品，观察样品形状回复的快慢。
4、发泡点 用BHLM-M18型无油真空泵抽气对被水饱和的材料抽气，记录抽气管内刚好出现气泡时的最大压强，即为发泡点。
5、不同水势差下的渗水速率 保持空心管水平悬空（不与土壤接触），调节其与马氏瓶的高度差，记录1～10kPa水势差下每分钟渗水量，计算不同水势差下渗水速率。
6、真密度、孔隙率及开孔率 真密度、开孔率由3H-2000 TD1全自动真密度分析仪根据气体膨胀置换法原理，对干燥后的试样（25mm×25mm×50mm）进行测定；孔隙率根据P（%）=（1-ρ0/ρ）×100计算，式中ρ0为表观密度，ρ为真密度。
7、孔径分布 运用Poremaster GT-60全自动孔径分析仪根据压汞法（ISO 15901）原理，对真空冷冻干燥后的1cm3立方体样品进行孔径分布的测试。
8、泡孔形态结构 在奥林巴斯DP71极高分辨率研究级数码显微镜下拍照观察。
9、拉伸强度及断裂伸长率 参照GB/T 1040.1-2006。
10、硬度 参照 GB/T 531.1-2008。
2.2 对渗水器供水性能的测试——土柱实验
2.2.1 供试土壤
土柱实验装置是我们自行设计并由厂家制作的一维有机玻璃土箱和三维有机玻璃土箱，土箱的规格如图 2.1 中所标注。试验选择适宜多数作物生长的壤质砂土，土壤颗粒组成如表 2.1。实验时将其过 2mm 筛自然风干备用，按照土壤容重 1.44gcm-3在土箱中填土，环刀法测得其田间质量持水率为 36.5%。
表 2.1 供试土壤颗粒组成
2.2.2 不同负压下累积入渗量、渗水速率、土壤含水率的测定
测定采用高 50cm、宽 30cm、厚 3cm 的一维有机玻璃土箱，将不同规格材料的灌水器与作为负压水源的马氏瓶连接，水平埋入已填充质地均匀土壤的土箱内，如图 2.1（a）。待灌水器放入土箱中，并迅速填好土时开始计时，每隔一定时间在有刻度的马氏瓶上记录水位，通过水位变化得到该段时间的累积入渗量。累积入渗量与时间的比值即该段时间内的平均渗水速率，与灌水器的外表面积相比，可得灌水器单位面积累积入渗量。待不同灌水器的土壤湿润峰运移至相同位置时（距灌水器上下约 10cm），拆开土箱，以灌水器的水平位置为初始，上下每隔 3cm 设置一个取土样点，烘干法测定土壤重量含水率（%）（吕贻忠，2006）。
2.2.3 不同负压下湿润峰的观测
湿润峰的观测在一维土箱与三维土箱中分别设置。一维土箱即图 2.1（a），湿润峰的描绘也仅在-0kPa 与-5kPa 两个负压水平下进行，与不同规格渗水器累积入渗量的记录同步进行主要观察湿润峰在平面内的上下运移情况，是线源平面入渗。三维土柱实验能更加直观地观察水分在土体空间中的运移状况，是点源立体入渗，因此在一维水分运移的基础上进一步观察负压供水条件下水分在三维空间中的湿润峰运移，且负压水平有两个扩展到-0kPa、-5kPa、-10kpa、-20kPa 四个负压水平，其主要操作为将渗水器分别垂直放入角度为 30 度、高 40cm、径向长度 40cm 的三维有机玻璃土箱内，土壤仍按上述规则填充，则该土柱相当于完整土柱的 1/12，如图 2.1（b）。每隔一段时间在透明土箱上描绘记录湿润峰的运移曲线，记录最大水平湿润距离（X）与最大垂直湿润距离（Y）。
图 2.1 土柱实验装置图
2.3 数据分析方法
数据分析处理是采用基本统计量描述及方差分析，在 Excel2010 和 SAS9.2 软件上完成。湿润峰运移图的制作是将拍摄的湿润峰运移照片导入到 GetData Graph Digitizer2.24 获取数据后，在Excel2010 上完成绘图。
