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非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材是以HDPE、TPO 高分子片材为防水基材，一面有自粘胶，胶表面采用不粘或减粘材料处理，与后浇混凝土粘接的预铺反粘防水卷材。这种产品与液态混凝土浆料反应固结后，可形成防水层与混凝土结构的无间隙结合，杜绝层间窜水隐患，现广泛应用于地铁、明挖隧道、暗挖隧道、工民建地下室底板、外防内贴的地下室外墙及其他适用预铺防水施工工艺的工程。
预铺反粘防水卷材与混凝土粘接性能的优劣是预铺反粘防水施工技术在工程应用中成功与否的关键。非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材浇筑混凝土后，当卷材发生破损或者地下主体结构发生沉降时，只有牢固的满粘防水结构层才可以有效防止渗入的地下水在卷材与主体结构之间流窜，防止渗漏扩大，避免对建筑主体结构的侵蚀、破坏，起到保护作用。影响常规条件下非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材与后浇混凝土剥离强度的因素比较多，本研究重点从非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材生产工艺方面进行探讨，包括高分子片材厚度、复合压力、覆砂时胶面温度和主机速度（车速）等。
1 实验部分
1.1 主要原材料
高密度聚乙烯树脂：中国石油天然气股份有限公司；弹性体改性剂：国外进口；热熔压敏胶：工厂自制。
隔离砂：30～60 目，淄博卓越耐火材料有限公司；普通硅酸盐水泥（42.5）：工业级，礼泉海螺水泥有限责任公司；碎石：灵寿县泽石矿产品加工厂；中砂：灵寿县和顺矿产品加工厂。
1.2 主要设备和仪器
高分子片材挤出生产线：苏州金纬机械制造有限公司；涂布生产线：瑞安市佳源机械有限公司；恒温恒湿养护箱：SYH-40Q 型，北京科达京威科技发展有限公司；电子天平：TP-A2000，福州华志科学仪器有限公司；电子万能试验机：STM-5000，扬州市灵顿测试仪器有限公司；电热鼓风干燥箱：101 型，北京科伟永兴仪器有限公司；水泥砂浆搅拌机：上海鸿涛机械有限公司。
1.3 试验制备
1.3.1 高密度聚乙烯（HDPE）片材的制备
HDPE 硬度高、柔顺性差，为了方便非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材的施工，采用与HDPE 树脂具有良好相容性的弹性体改性剂对其进行增韧处理，改性剂添加量为总量的30%。采用高分子片材挤出生产线得到厚度分别为0.7 mm、1.0 mm 和1.2 mm 的HDPE 片材。
1.3.2 非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材试样的制备
1）设置熔胶箱温度在165～175 ℃，将压敏胶块加入熔胶箱内加热融化；
2）设置涂布参数，开启辅助加热设备，对HDPE片材进行涂布；
3）开启撒砂设备，将隔离砂均匀地覆盖在胶层上，采用复合压辊（压力为0～0.5 MPa）进行压实，收卷，得到卷材试样。
1.4 性能测试
非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材试样与后浇混凝土剥离强度的测试方法按照GB/T 23457—2009《预铺/湿铺防水卷材》中预铺P类进行。
2 结果与讨论
2.1 HDPE 片材厚度对防水卷材与后浇混凝土剥离强度的影响
在非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材实际生产过程中存在较多厚度规格，相应导致HDPE 片材和自粘胶层的厚度规格也较多，胶层厚度对防水卷材剥离强度的影响是比较显著的。因为胶层厚度越大，在剥离前端发生的变形就较大，总能量耗散较高，所以剥离强度会随着胶层厚度的增大而逐渐增大，但防水卷材的耐热性却会随之降低，成本也会随之增大。本研究中，压敏胶涂布厚度规定为0.35 mm，当车速为5m/min，复合压力为0.4 MPa，覆砂时胶面温度为50℃，按步骤1.3.2 分别对厚度为0.7 mm、1.0 mm 和1.2mm 的HDPE 片材进行涂布制样，按照标准检测卷材试样与后浇混凝土的剥离强度。表1 为不同厚度规格的HDPE 片材对防水卷材与后浇混凝土剥离强度的影响。
从表1 可以看出，厚度为1.2 mm 和1.0 mm 的HDPE 片材，其相应的剥离强度分别是厚度为0.7mmHDPE 片材对应剥离强度的112%、106%，即随着HDPE 片材厚度的增大，防水卷材与后浇混凝土的剥离强度出现较小幅度的增大。在剥离强度测试过程中，HDPE 片材发生弯曲形变，压敏胶层发生内聚破坏，片材的弹性模量和防水卷材从混凝土表面剥离时的曲率半径会对剥离强度造成影响。因为片材弯曲形变所需要的能量与片材的弹性模量成正比，而弹性模量与片材厚度成正相关关系，所以随着片材厚度的增大，片材就越硬，弹性模量就越大，使片材弯曲形变所需的能量就越大。同时，虽然HDPE 片材厚度发生了变化，但是仍处于较薄的状态，尚不能引起弯曲的形状发生明显的变化，即片材的曲率半径没有因片材厚度的增大而发生明显的变化，因此片材的曲率半径对剥离强度的影响很小。此时，片材的弹性模量成为影响防水卷材与后浇混凝土剥离强度的主要因素，因此在本研究范围内，剥离强度测试结果随着片材的厚度增大而呈现出一定程度的增大。
2.2 复合压力对防水卷材与后浇混凝土剥离强度的影响
在非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材的生产过程中，在压敏胶层覆砂后需要采用压辊施加一定的压力进行复合，复合压力的大小也会对防水卷材与后浇混凝土的剥离强度造成重要影响。压敏胶层在覆满隔离砂之后，隔离砂是松散地粘附在胶层上表面，容易脱落，不能牢固粘接在胶层上，而隔离砂层在非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材的工程应用过程中要承担反粘结合层的作用，所以其必须既要与压敏胶层牢固的粘接，又要与后浇筑的混凝土形成牢固结合。因此生产中需通过压辊对行进中的防水卷材施加压力，使隔离砂嵌入到胶层中合适深度。保持HDPE 片材厚度（1.0 mm）、涂胶厚度（0.35 mm）、车速（5 m/min）和覆砂时胶面温度（50 ℃）不变的情况下，分别制备了不同复合压力下的非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材，对0～0.5 MPa 复合压力下得到的防水卷材进行了剥离强度的检测，结果如图1 所示。
从图1 可以看出，随着复合压力的增大，防水卷材与后浇混凝土的剥离强度先增大后减小；当复合压力为0.4 MPa 时，剥离强度达到最大值。这主要是因为隔离砂颗粒之间的外观形状具有较大差异性，会存在“架桥”现象，致使隔离砂与压敏胶层之间形成的粘接界面存在空鼓现象，从而影响了与压敏胶层的接触面积。在复合压力较小时（＜0.4 MPa），随着复合压力的逐渐增大，这种空鼓现象不断减少，隔离砂嵌入胶层的深度不断增大，进而隔离砂与压敏胶层的接触面积不断增大，在浇筑混凝土固化后，使得非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材与混凝土形成更加牢固的粘接，剥离时压敏胶层的破坏形式由胶接界面破坏到部分内聚破坏，再到完全内聚破坏，即最终形成了牢固的满粘结构，当然防水卷材与后浇混凝土的剥离强度也就不断增大。当复合压力增大到0.4 MPa 时，隔离砂颗粒嵌入胶层的深度为胶层厚度的1/3～1/2，这样在剥离测试时，残留在混凝土粘接面上和片材上的压敏胶厚度相当，压敏胶呈现出了较大的内聚强度，防水卷材与后浇混凝土的剥离强度也就达到了最大值。
当复合压力再继续增大时，隔离砂嵌入胶层的深度过大，部分棱角尖锐的隔离砂会刺穿压敏胶层，使片材的性能受到损害，同时也破坏了压敏胶层在片材表面的连续性，在剥离测试时残留在混凝土粘接面上的压敏胶过多，致使防水卷材与后浇混凝土的剥离强度出现下降。因此，在实际生产中复合压力最好控制在0.4 MPa 左右。
2.3 覆砂时胶面温度对防水卷材与后浇混凝土剥离强度的影响
热熔压敏胶是连接高分子片材和隔离砂的重要组成部分，它对温度是非常敏感的，当环境温度高于压敏胶的玻璃化温度（Tg）时，压敏胶具有良好的初粘力，当环境温度接近或低于压敏胶的Tg时，压敏胶的润湿能力会变差导致初粘力下降。保持片材厚度（1.0 mm）、涂胶厚度（0.35 mm）、复合压力（0.4 MPa）和车速（5 m/min）不变的情况下，分别制备了不同胶面温度下的非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材，对30～60 ℃胶面温度下得到的防水卷材进行了剥离强度的检测，结果如图2 所示。
从图2 可以看出，在30～60 ℃范围内，随着胶面温度的升高，防水卷材与后浇混凝土的剥离强度先逐渐增大后趋向稳定。胶面温度的变化主要是影响压敏胶对隔离砂的润湿能力和隔离砂嵌入胶层的深度。热熔压敏胶的Tg小于10 ℃，粘流温度（T）f 大于100 ℃，在30～60 ℃范围内，压敏胶处于橡胶态。随着环境温度的升高，压敏胶所含聚合物分子链解“纠缠”程度增大，分子间作用力减弱，可以发生滑移的大分子链段增多，小分子运动程度加剧，提高了压敏胶对隔离砂的润湿能力，从而提高了胶层对隔离砂粘接效果；同时随着环境温度的升高，压敏胶层的弹性模量不断减小，隔离砂嵌入胶层中的位置不断加深。由上述复合压力对剥离强度影响的原因分析可知，在隔离砂嵌入胶层的深度未达到胶层厚度的1/3～1/2 之前，防水卷材的剥离强度是随着嵌入的深度增大而增大。故此时在压敏胶层的润湿能力和隔离砂嵌入的深度这两个因素的协同作用下，卷材与后浇混凝土的剥离强度逐渐增大。当胶面温度大于50 ℃时，隔离砂嵌入的深度过大而对剥离强度造成不利影响，极大地消除了压敏胶润湿能力引起的有利影响，从而使剥离强度趋向稳定。因此，在实际生产中覆砂时胶层温度控制在50 ℃为宜。
2.4 车速对防水卷材与后浇混凝土剥离强度的影响
保持片材厚度（1.0 mm）、涂胶厚度（0.35 mm）、覆砂时胶面温度（50 ℃）和复合压力（0.4 MPa）不变，结合生产线实际产能，分别制备了3～6 m/min 车速下的非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材，对不同车速下得到的防水卷材进行了剥离强度的检测，结果见表2。
从表2 可以看出，车速对防水卷材与后浇混凝土的剥离强度具有一定的影响，最佳车速为5 m/min。在车速为5 m/min 时，防水卷材的剥离强度最大，当车速低于或高于5 m/min 时，剥离强度偏小。车速的大小直接影响了胶层与隔离砂在压辊复合处胶层温度的差异，间接造成了隔离砂嵌入胶层的深度不同，从而引起了剥离强度的差异。这种现象的主要原因前面已有论述，这里不再重复。
3 结论
本研究分别探讨了高分子片材厚度、隔离砂与胶层的复合压力、覆砂时胶面温度和车速这几个因素对非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材与后浇混凝土剥离强度的影响，结论如下：
1）对于HDPE 片材常规厚度，剥离强度测试结果随着片材厚度的增大而呈现出一定程度的增大。
2）随着复合压力的增大，防水卷材与后浇混凝土的剥离强度先增大后减小；
3）在30～60 ℃胶面温度范围内，随着温度的升高，防水卷材与后浇混凝土的剥离强度先逐渐增大后趋向稳定。
4）隔离砂嵌入胶层的最佳深度为胶层厚度的1/3～1/2。
在本研究范围内，当胶层厚度和高分子片材厚度一定时，复合压力控制为0.4 MPa、覆砂时胶面温度控制为50 ℃并且车速控制为5 m/min 时，所制得的非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材与后浇混凝土的剥离强度最佳。
