高分子自粘膠膜防水卷材是一種適用于地下、隧道工程的，具備優(yōu)異的防竄水功能的預(yù)鋪反粘施工的防水材料。其優(yōu)異的防水性能與其材料構(gòu)成有著密切關(guān)系。

 
　　高分子自粘膠膜防水卷材是一種由高分子片層底膜、自粘膠層、保護(hù)涂層三層結(jié)構(gòu)復(fù)合制成的防水卷材，產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)示意如下圖1。

圖1：高分子自粘膠膜防水卷材結(jié)構(gòu)示意圖

1.1　高分子層：
　　主要成分為高密度聚乙烯，是防水的主結(jié)構(gòu)層。 
1.2　自粘膠層：
　　自粘膠層可與結(jié)構(gòu)混凝土形成滿粘，防止地下水在防水層和結(jié)構(gòu)混凝土間竄流。 
1.3　保護(hù)涂層：
　　保護(hù)涂層起到保護(hù)自粘膠層的作用，提供高分子自粘膠膜防水卷材與后澆混凝土的反粘功能，是確保兩者牢固粘接的關(guān)鍵。 
1.4　高分子自粘膠膜防水卷材與混凝土粘接結(jié)構(gòu)：

圖2：高分子自粘膠膜防水卷材與混凝土粘接示意圖

　　高分子自粘膠膜防水卷材施工時(shí)，將高分子自粘膠膜防水卷材的保護(hù)涂層一面朝上，HDPE片材在基層上松鋪；然后將混凝土直接澆筑在高分子自粘膠膜防水卷材保護(hù)涂層上，待混凝土凝固后，卷材與結(jié)構(gòu)混凝土便產(chǎn)生較強(qiáng)的粘附力，形成牢固穩(wěn)定的結(jié)合，與混凝土成為一體，有效的防止竄水的發(fā)生。

　　自粘膠粘劑以樹脂或橡膠為主體材料，配以增粘劑等其他輔料，是一種多成分的混合物。自粘膠粘劑有四大粘合性能，快粘力、粘合力、內(nèi)聚力和粘基力。 
　　這四種力的關(guān)系與粘接潤濕理論的Young 方程有關(guān)。 
　　Young 方程也稱為潤濕方程（圖3），它是界面化學(xué)基本方程之一。是測定液體熱力學(xué)表面自由能的方法。

圖3：Young 方程表達(dá)式

　　液-固界面的潤濕現(xiàn)象和吸附現(xiàn)象；
　　1）當(dāng)θ=0，完全潤濕；
　　2）當(dāng)θ﹤90°，部分潤濕或潤濕；
　　3）當(dāng)θ=90°，是潤濕與否的分界線；
　　4）當(dāng)θ﹥90°，不潤濕；
　　5）當(dāng)θ=180°，完全不潤濕。
　　粘接力是不同材料分子間的相互吸引作用，材料的表面能決定了這種吸引力的大小。被粘接材料表面能越高，即越容易潤濕，則粘接力越大，被粘接材料表面能越低，即越不容易潤濕，則粘接力越小。對于高分子自粘膠膜防水卷材而言，自粘膠層對于高分子片層及保護(hù)涂層的潤濕、鋪展效果將直接影響到粘接強(qiáng)度和膠接界面的破壞效果。

　　高分子自粘膠膜防水卷材與后澆混凝土的粘接是個(gè)復(fù)雜的過程，終的粘接的包括多個(gè)界面力，如圖4所示：

圖4：高分子自粘膠膜防水卷材與后澆混凝土的滿粘示意圖

　　A：高分子層與自粘膠層的粘接力 
　　B：自粘膠層內(nèi)聚力 
　　C：自粘膠層與保護(hù)涂層的粘接力 
　　D：保護(hù)涂層與混凝土層的粘接力 
　　這四種作用力相互獨(dú)立又相互影響，高分子自粘膠膜防水卷材與后澆混凝土的粘接與這四種作用力息息相關(guān)，下面將詳細(xì)討論這四種作用力的產(chǎn)生原理。 
3.1　高分子層與自粘膠層的粘接力及影響因素
　　從Young 方程可知自粘膠層與高分子片層的潤濕效果直接影響兩種材料的粘接強(qiáng)度，兩者潤濕程度越好，則兩者貼合越緊密，粘接力越大。高分子片層與自粘膠層的粘接力與兩者材料本身的的極性匹配程度和基層平整度有關(guān)。高分子片層與自粘膠層都屬于高分子材料，兩者極性相似，有較好的潤濕性能，匹配性較好。 
　　當(dāng)自粘膠分子充分潤濕高分子片層的表面，并且與之良好接觸，自粘膠分子與高分子片層之間的距離接近分子間力的作用半徑( 0．5nm)時(shí)，兩種分子之間就要發(fā)生相互吸引作用，最終趨于平衡。其界面間的相互作用力主要為范德華力、氫鍵，即分子間作用力。這種由于吸附力而產(chǎn)生的膠接既有物理吸附也有化學(xué)吸附。 
　　此外高分子層的平整度也會影響自粘膠層的粘接效果，如下圖所示，高分子片層材料平整度越高，那么自粘膠層越容易在基層表面潤濕、鋪展，從而得到更好的貼服性，自粘膠層與高分子片層粘接的越好。但是并不是高分子層越平整越好，因?yàn)樽哉衬z層具備一定的蠕動性，如果高分子片層具有合適的粗糙度，如圖所示，那么自粘膠層可以通過自身的蠕變流動，滲透到高分子片層的凹凸結(jié)構(gòu)中去，可以大大增加自粘膠層與高分子片層的粘接面積，從而增加粘接力，達(dá)到更好的粘接效果。因此自粘膠層和高分子層的選擇要互相匹配，溶解度參數(shù)越接近越好。此外，自粘膠層與高分子片層的粘接溫度越高，時(shí)間越長，其擴(kuò)散作用也越強(qiáng)，粘接力也就越高。

3.2　自粘膠層內(nèi)聚力
　　自粘膠層的內(nèi)聚力，也叫內(nèi)聚強(qiáng)度，是自粘膠層的一種重要力學(xué)性能。任何材料在受到外力作用時(shí)都會產(chǎn)生形變甚至破壞。所謂材料的內(nèi)聚力，就是指自粘膠本身抵抗外力作用的能力。 
　　外力作用于卷材與砼粘膠接界面時(shí)可分為正拉、剪切和剝離三種方式。好的自粘膠層粘接面在受到快速的剝離外力作用時(shí)，一般發(fā)生膠接界面破壞，受到緩慢外力時(shí)則主要發(fā)生膠層內(nèi)聚破壞（見圖7）。因此，卷材與砼粘接后剝離粘接強(qiáng)度可以用來表征自粘膠內(nèi)聚強(qiáng)度的大小。

圖7：自粘膠層的內(nèi)聚力破壞照片

　　自粘膠層與砼完全粘接后，一旦卷材發(fā)生破損，滿粘的防水結(jié)構(gòu)層可以有效防止?jié)B入的地下水在卷材間串流，對建筑主體結(jié)構(gòu)形成永久的保護(hù)；但是地下結(jié)構(gòu)沉降不可避免，當(dāng)?shù)叵轮黧w結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降時(shí)，高分子層局部被拉伸，彌補(bǔ)這些細(xì)小的裂紋；這時(shí)，自粘膠層會沿受力方向慢慢滑移。自粘膠層的這種滑移是在持久性的剪切外應(yīng)力作用下產(chǎn)生緩慢流動(形變)所引起的。這種緩慢的流動(形變)被稱為蠕變�；�移或蠕變吸收了沉降對材料的破壞力，起到緩沖釋放作用。由于這種蠕變發(fā)生在自粘膠層，主要取決于自粘膠層的內(nèi)聚力。所以，自粘膠層的內(nèi)聚力是評價(jià)高分子防水卷材抗拉伸、防竄水的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。 
3.3　自粘膠層與保護(hù)涂層的粘接力
　　自粘膠層與保護(hù)涂層的粘接類似于自粘膠層與高分子片層的粘接，兩者材料本身的極性相似，潤濕性能較好。兩者間的作用力主要為范德華力、氫鍵，即分子間作用力。 
　　由于自粘膠層的主要成分含有不飽和雙健，在紫外線照射或者高溫下易被氧化，會隨著存放時(shí)間的增長而發(fā)生氧化，斷鏈后使膠失去粘性，因此保護(hù)涂層必須具備良好的耐紫外老化能力和隔絕空氣的能力，以防止自粘膠層在老化變質(zhì)。保護(hù)涂層使用特殊工藝和配方制備而成，可以有效隔絕紫外線輻射和空氣中的氧氣，起到保護(hù)自粘膠層的作用，同時(shí)賦予自粘膠層表面不粘特性，可以上人行走、方便工人施工。 
3.4　保護(hù)涂層與混凝土層的粘接力
　　保護(hù)涂層與混凝土層的粘接力與混凝土水化反應(yīng)密切相關(guān)。混凝土澆筑完畢后，水泥中的硅酸三鈣和水迅速反應(yīng)生成Ca(OH)2飽和溶液，并從中析出Ca(OH)2晶體。同時(shí)，水泥中的石膏也很快進(jìn)入溶液和鋁酸三鈣反應(yīng)生成細(xì)小的鈣礬石晶體。隨著上述反應(yīng)的進(jìn)行，水泥水化開始加速，生成較多的Ca(OH)2和鈣礬石晶體。同時(shí)在保護(hù)涂層和水泥顆粒上長出纖維狀的C—S—H。產(chǎn)生強(qiáng)(結(jié)晶的)、弱(凝聚的)不等的接觸點(diǎn)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，在保護(hù)涂層和水泥顆粒表面的結(jié)晶繼續(xù)生長并將各顆粒初步聯(lián)接成網(wǎng)，從而使水泥漿凝結(jié)硬化，與保護(hù)涂層形成牢固的滿粘結(jié)構(gòu)。

　　在高分子預(yù)鋪反粘卷材表面澆筑混凝土?xí)r，混凝土的水化凝膠粒子在外部機(jī)械力（自身重力和外部機(jī)械攪拌、震動力）的作用下完全滲入到涂層凹凸結(jié)構(gòu)周圍，經(jīng)過固化，產(chǎn)生楔合、鉤合、錨合現(xiàn)象，從而二者形成牢固的機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)，形成永久粘接層。
　　從以上反應(yīng)過程可知，保護(hù)涂層的粒徑選擇和級配對于與砼粘接強(qiáng)度有直接影響。保護(hù)涂層必須具備合適的凹凸結(jié)構(gòu)，才可與后澆混凝土形成良好的粘接。凹凸結(jié)構(gòu)不能太�。ɑ炷�土水凝粒子不容易滲入到凹凸結(jié)構(gòu)四周），也不能太大（影響施工速度）。

　　高分子自粘膠膜防水卷材可以與后澆混凝土形成牢固的粘接結(jié)構(gòu)，可以有效防止地下竄流水對于建筑主體結(jié)構(gòu)等侵蝕、破壞。其中起主要作用的為三層復(fù)合防水結(jié)構(gòu)：高分子片層、自粘膠層和保護(hù)涂層，這三層結(jié)構(gòu)材料特性不同，所起作用也各不相同，只有充分考慮到這三層結(jié)構(gòu)的材料特性，相互匹配，協(xié)同作用，才能達(dá)到最佳的預(yù)鋪反粘防水效果。