高分子自粘膠膜防水卷材是一種適用于地下、隧道工程的，具備優異的防竄水功能的預鋪反粘施工的防水材料。其優異的防水性能與其材料構成有著密切關系。
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、保護涂層三層結構復合制成的防水卷材，產品的基本結構示意如下圖1。
圖1：高分子自粘膠膜防水卷材結構示意圖
1.1 高分子層：
主要成分為高密度聚乙烯，是防水的主結構層。
1.2 自粘膠層：
自粘膠層可與結構混凝土形成滿粘，防止地下水在防水層和結構混凝土間竄流。
1.3 保護涂層：
保護涂層起到保護自粘膠層的作用，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鍵。
1.4 高分子自粘膠膜防水卷材與混凝土粘接結構：
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，將高分子自粘膠膜防水卷材的保護涂層一面朝上，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涂層上，待混凝土凝固后，卷材與結構混凝土便產生較強的粘附力，形成牢固穩定的結合，與混凝土成為一體，有效的防止竄水的發生。
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、內聚力和粘基力。
這四種力的關系與粘接潤濕理論的Young 方程有關。
Young 方程也稱為潤濕方程（圖3），它是界面化學基本方程之一。是測定液體熱力學表面自由能的方法。
圖3：Young 方程表達式
液-固界面的潤濕現象和吸附現象；
1）當θ=0，完全潤濕；
2）當θ﹤90°，部分潤濕或潤濕；
3）當θ=90°，是潤濕與否的分界線；
4）當θ﹥90°，不潤濕；
5）當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涂層的潤濕、鋪展效果將直接影響到粘接強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復雜的過程，終的粘接的包括多個界面力，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：自粘膠層內聚力
C：自粘膠層與保護涂層的粘接力
D：保護涂層與混凝土層的粘接力
這四種作用力相互獨立又相互影響，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，下面將詳細討論這四種作用力的產生原理。
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。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，兩種分子之間就要發生相互吸引作用，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生的膠接既有物理吸附也有化學吸附。
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，因為自粘膠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構中去，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，時間越長，其擴散作用也越強，粘接力也就越高。
3.2 自粘膠層內聚力
自粘膠層的內聚力，也叫內聚強度，是自粘膠層的一種重要力學性能。任何材料在受到外力作用時都會產生形變甚至破壞。所謂材料的內聚力，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，一般發生膠接界面破壞，受到緩慢外力時則主要發生膠層內聚破壞（見圖7）。因此，卷材與砼粘接后剝離粘接強度可以用來表征自粘膠內聚強度的大小。
圖7：自粘膠層的內聚力破壞照片
自粘膠層與砼完全粘接后，一旦卷材發生破損，滿粘的防水結構層可以有效防止滲入的地下水在卷材間串流，對建筑主體結構形成永久的保護；但是地下結構沉降不可避免，當地下主體結構發生沉降時，高分子層局部被拉伸，彌補這些細小的裂紋；這時，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力作用下產生緩慢流動(形變)所引起的。這種緩慢的流動(形變)被稱為蠕變�；苹蛉渥兾樟顺两祵Σ牧系钠茐牧�，起到緩沖釋放作用。由于這種蠕變發生在自粘膠層，主要取決于自粘膠層的內聚力。所以，自粘膠層的內聚力是評價高分子防水卷材抗拉伸、防竄水的一項重要技術指標。
3.3 自粘膠層與保護涂層的粘接力
自粘膠層與保護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，會隨著存放時間的增長而發生氧化，斷鏈后使膠失去粘性，因此保護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。保護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，起到保護自粘膠層的作用，同時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 保護涂層與混凝土層的粘接力
保護涂層與混凝土層的粘接力與混凝土水化反應密切相關�；炷翝仓戤吅螅嘀械墓杷崛}和水迅速反應生成Ca(OH)2飽和溶液，并從中析出Ca(OH)2晶體。同時，水泥中的石膏也很快進入溶液和鋁酸三鈣反應生成細小的鈣礬石晶體。隨著上述反應的進行，水泥水化開始加速，生成較多的Ca(OH)2和鈣礬石晶體。同時在保護涂層和水泥顆粒上長出纖維狀的C—S—H。產生強(結晶的)、弱(凝聚的)不等的接觸點，隨著反應的進行，在保護涂層和水泥顆粒表面的結晶繼續生長并將各顆粒初步聯接成網，從而使水泥漿凝結硬化，與保護涂層形成牢固的滿粘結構。
 在高分子預鋪反粘卷材表面澆筑混凝土時，混凝土的水化凝膠粒子在外部機械力（自身重力和外部機械攪拌、震動力）的作用下完全滲入到涂層凹凸結構周圍，經過固化，產生楔合、鉤合、錨合現象，從而二者形成牢固的機械互鎖結構，形成永久粘接層。
從以上反應過程可知，保護涂層的粒徑選擇和級配對于與砼粘接強度有直接影響。保護涂層必須具備合適的凹凸結構，才可與后澆混凝土形成良好的粘接。凹凸結構不能太�。ɑ炷了Ｗ硬蝗菀诐B入到凹凸結構四周），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構，可以有效防止地下竄流水對于建筑主體結構等侵蝕、破壞。其中起主要作用的為三層復合防水結構：高分子片層、自粘膠層和保護涂層，這三層結構材料特性不同，所起作用也各不相同，只有充分考慮到這三層結構的材料特性，相互匹配，協同作用，才能達到最佳的預鋪反粘防水效果。
|
