气体渗透性作为耐久性指标运用在土木工程领域已经得到广泛认可。一方面,水泥基孔隙材料内部气体传输过程是耐久性研究的基础问题,另一方面,气体渗透性也是反映水泥基材料的孔隙结构对外部介质侵入的抵抗能力。本文以气体在孔隙材料中的渗流规律为出发点,开展了气体在不同孔隙材料内部渗流的理论、试验和模型研究,并探讨了气体渗透性测试的标准化试验方法。论文研究了气体在孔隙材料中传输中的基本流动模态,包括粘性流、边界滑流和努森流,分析了孔隙尺寸、压力、温度和渗流气体种类对流动模态的影响,并建立了考虑孔隙尺寸分布的平行束管模型。在非稳态流动过程中,本文利用了气体在孔隙材料中传输的本构方程,模拟得到气体流动过程。比较工程中常用水泥基材料,本文制备了四种水胶比(w/b=0.3、0.4、0.5和0.6)的硬化水泥浆、砂浆、混凝土(普通硅酸盐水泥混凝土、30%粉煤灰掺量混凝土和50%矿渣掺量混凝土)。分别利用比重法试验、压汞试验、等温脱吸附试验以及表面扫描试验全面表征了材料的孔隙结构。研究了矿物掺和料对孔隙率、特征孔径、尺寸分布和孔隙分形维的影响。测量了6种目标饱水度(100%:W100、W80:W80、W60:W60、W40:W40、W20:W20和干燥:W0)条件下的材料气体渗透性,分析了气体渗透性之间的组内误差和组间误差。本文使用考虑孔隙尺寸分布的平行束管模型,利用多峰高斯分布表征压汞试验获取的硬化水泥浆的孔隙尺寸分布,在保证本征渗透率与试验值一致的前提下,模拟了粘性流、边界滑流和努森流对材料表观气体渗透率的贡献。研究显示:(1)在非稳态条件下,随着材料饱水度增加,模拟气体平衡过程和实际气体平衡过程之间差异逐渐增加。(2)一般情况下,材料气体渗透性的组内误差大于组间误差:干燥条件下,材料气体渗透性的组内组间误差分别可控制在30%和10%以内,但随着孔隙饱水度增加,组内误差增加明显,但组间误差增加不明显;(3)论文建立了平行束管模型。与实测值相比,利用考虑孔隙尺寸分布的平行束管模型得到的模拟值在干燥状态下的误差在10%以内,含水状态下的误差在20%以内;(4)当材料处于含水状态下,通过考虑临界孔径、水膜厚度等因素获得了水膜和未被水分占据的气相孔隙的分布曲线,并建立曲折度放大因子计算表达式。