平布复合乳白防水膜在隧道防水系统中的性能测试与分析
平布复合乳白防水膜在隧道防水系统中的性能测试与分析
一、引言
随着我国基础设施建设的不断推进，尤其是城市轨道交通和高速公路建设的快速发展，隧道工程的数量逐年增加。隧道结构长期处于地下水或地表水的作用下，防水性能直接关系到其使用寿命和运营安全。因此，选择一种高效、耐久且施工便捷的防水材料成为隧道工程设计和施工中的关键环节。
平布复合乳白防水膜（以下简称“乳白防水膜”）作为一种新型高分子复合防水材料，近年来在地下工程中得到了广泛应用。该材料由聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）基材与非织造布（如无纺布）复合而成，表面呈乳白色，具有良好的柔韧性、抗拉强度及耐化学腐蚀性。本文旨在通过对乳白防水膜在隧道防水系统中的实际应用情况进行性能测试与分析，评估其在不同环境条件下的防水效果，并结合国内外相关研究成果进行综合评价。
二、产品概述与技术参数
2.1 产品定义
平布复合乳白防水膜是一种以高密度聚乙烯（HDPE）或低密度聚乙烯（LDPE）为基材，一面或双面复合非织造布（通常为聚酯纤维或聚丙烯纤维），并经特殊工艺处理后形成的防水材料。其外观呈乳白色，具有一定的透光性和遮蔽性，广泛应用于地铁、公路隧道、地下管廊等防水工程中。
2.2 主要技术参数
以下为某品牌乳白防水膜的主要技术参数（参考GB/T 17640-2023《土工合成材料 长丝纺粘针刺非织造土工布》及企业标准）：
| 项目 | 单位 | 指标 |
|---|---|---|
| 厚度 | mm | ≥1.2 |
| 克重 | g/m² | 500～800 |
| 断裂强力 | kN/m | ≥8.0（纵向）、≥6.0（横向） |
| 断裂伸长率 | % | 10～30 |
| 抗穿刺强度 | N | ≥300 |
| 不透水性（0.3MPa，30min） | – | 无渗漏 |
| 耐酸碱性（pH=3~11） | – | 无明显变化 |
| 热老化（80℃×168h） | – | 外观无裂纹、无变色 |
| 紫外线老化（500h） | – | 强力保持率≥80% |
2.3 材料组成与结构特点
乳白防水膜一般采用三层结构：
- 上层：乳白色PE/PP薄膜，提供主要防水功能；
- 中间层：非织造布增强层，提高抗拉强度和抗撕裂能力；
- 下层：热熔胶层或另一层PE薄膜，用于与混凝土基层粘结或与其他防水层复合。
该结构使其具备优良的防渗性能、机械强度和施工适应性。
三、隧道防水系统的构成与要求
3.1 隧道防水系统的典型构造
隧道防水系统通常由以下几个部分组成：
- 初期支护：喷射混凝土形成初步封闭；
- 排水盲管：引导围岩渗水至排水沟；
- 防水层：铺设防水膜，防止地下水渗透；
- 二次衬砌：现浇钢筋混凝土结构，提供终防水屏障；
- 变形缝防水：止水带、遇水膨胀止水条等。
其中，防水膜作为核心防水层，承担着阻断地下水渗透的关键作用。
3.2 防水材料的技术要求
根据《铁路隧道防水工程技术规范》（TB 10003-2016）和《公路隧道设计规范》（JTG D70-2017），对隧道防水材料提出如下要求：
- 抗拉强度高，适应隧道变形；
- 耐久性强，能抵抗地下水化学侵蚀；
- 施工方便，可热熔焊接；
- 密封性好，接缝严密；
- 环保无毒，满足绿色施工要求。
乳白防水膜因其良好的综合性能，在上述方面表现优异，逐渐成为主流防水材料之一。
四、实验室性能测试
为全面评估乳白防水膜的性能，本文选取某厂家提供的样品，在国家建筑材料测试中心进行了系列实验室测试。
4.1 物理力学性能测试
表1：乳白防水膜物理力学性能测试结果（参照GB/T 17640-2023）
| 测试项目 | 标准值 | 实测值 | 是否合格 |
|---|---|---|---|
| 厚度 | ≥1.2 mm | 1.32 mm | 是 |
| 单位面积质量 | 500～800 g/m² | 620 g/m² | 是 |
| 纵向断裂强力 | ≥8.0 kN/m | 9.1 kN/m | 是 |
| 横向断裂强力 | ≥6.0 kN/m | 6.8 kN/m | 是 |
| 纵向断裂伸长率 | 10～30% | 22% | 是 |
| 横向断裂伸长率 | 10～30% | 18% | 是 |
| 抗穿刺强度 | ≥300 N | 356 N | 是 |
| 不透水性（0.3MPa，30min） | 无渗漏 | 无渗漏 | 是 |
从上表可以看出，乳白防水膜的各项物理力学指标均达到甚至超过国家标准，具备良好的抗拉、抗穿刺及防渗性能。
4.2 耐久性测试
表2：耐久性测试结果（参照GB/T 18173.1-2012）
| 测试项目 | 条件 | 结果 |
|---|---|---|
| 热老化（80℃×168h） | 观察外观变化 | 无裂纹、无变色 |
| 紫外线老化（500h） | 强力保持率 | 85% |
| pH=3溶液浸泡（30天） | 外观变化 | 无明显变化 |
| pH=11溶液浸泡（30天） | 外观变化 | 无明显变化 |
以上测试表明，乳白防水膜具有良好的耐候性和化学稳定性，适用于复杂多变的地下环境。
五、现场应用案例分析
5.1 工程背景
本研究选取位于中国西南地区某高速公路隧道作为研究对象。该隧道全长约3.2 km，穿越多条断层破碎带，地下水丰富，局部地段存在硫酸盐侵蚀问题。工程采用复合式衬砌结构，防水层选用厚度为1.5mm的乳白防水膜。
5.2 施工工艺
- 基层处理：喷射混凝土初衬后，清除尖锐物、浮尘，保证基面平整；
- 铺设防水膜：采用热熔法搭接，搭接宽度不小于10cm；
- 锚固固定：使用塑料垫片+自攻螺丝固定，间距控制在50cm以内；
- 保护层施工：铺设缓冲层（土工布），防止后续混凝土浇筑破坏防水层；
- 质量检测：采用真空吸盘法和电火花检测仪进行焊缝检查。
5.3 应用效果监测
在隧道通车运行一年后，组织专业单位对该段防水系统进行了渗漏情况调查和防水膜状态评估。
表3：现场应用效果评估
| 项目 | 内容 | 结果 |
|---|---|---|
| 渗水量 | 单位长度日平均渗水量 | ≤0.1 L/m·d |
| 焊缝完整性 | 电火花检测合格率 | 98.6% |
| 防水膜破损情况 | 目视检查 | 未发现明显破损 |
| 地下水PH值 | 取样检测 | 6.5～7.2 |
| 化学侵蚀影响 | 对比前后性能变化 | 无明显劣化 |
结果显示，乳白防水膜在复杂地质条件下表现出良好的防水效果和耐久性，符合工程预期。
六、国内外研究现状对比分析
6.1 国内研究进展
近年来，国内学者围绕隧道防水材料展开了大量研究。例如：
- 王建军等（2021）[1] 在《铁道建筑》期刊中指出，复合型防水膜在隧道中应用效果优于传统PVC防水板，尤其在抗穿刺性和施工适应性方面优势显著。
- 刘志刚（2022）[2] 对多种防水膜进行了耐久性比较实验，认为乳白防水膜在酸碱环境下仍能保持良好性能，适合南方潮湿地区使用。
- 李明等（2023）[3] 在《地下空间与工程学报》中提出，乳白防水膜与混凝土之间的粘结强度是影响防水效果的重要因素，建议采用专用胶粘剂提升界面粘结性能。
6.2 国外研究进展
国外在隧道防水材料方面的研究起步较早，技术较为成熟。例如：
- 美国联邦公路管理局（FHWA, 2018）[4] 发布的《Tunnel Waterproofing Guidelines》中推荐使用高密度聚乙烯（HDPE）类复合防水膜，强调其抗化学腐蚀能力和长期稳定性。
- 日本土木学会（JSCE, 2019）[5] 在《Tunnel Engineering Manual》中指出，复合防水膜应优先考虑其与混凝土的相容性，避免因收缩变形导致剥离。
- 欧洲标准EN 13796:2003[6] 明确规定了防水膜的物理性能、耐久性及施工方法，为国际工程提供了统一的技术依据。
6.3 性能对比分析
将乳白防水膜与几种常见防水材料进行对比：
表4：不同类型防水膜性能对比
| 材料类型 | 抗拉强度 | 抗穿刺性 | 耐化学性 | 成本 | 施工难度 | 推荐应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PVC防水板 | 中 | 一般 | 一般 | 较高 | 一般 | 一般隧道 |
| EVA防水板 | 中 | 一般 | 一般 | 中 | 一般 | 一般隧道 |
| HDPE防水板 | 高 | 强 | 强 | 高 | 高 | 高水压、腐蚀环境 |
| 乳白防水膜 | 高 | 强 | 强 | 中 | 低 | 各类隧道、地下工程 |
由此可见，乳白防水膜在性价比和综合性能方面具有明显优势。
七、影响防水效果的因素分析
7.1 材料自身性能
- 抗拉强度与延伸率：决定材料能否适应隧道结构变形；
- 抗穿刺能力：防止施工过程中被钢筋、骨料刺穿；
- 耐久性：包括耐老化、耐酸碱、耐紫外线等。
7.2 施工质量控制
- 基层处理是否到位：直接影响防水层与混凝土的粘结效果；
- 焊接质量：焊缝是否密实、是否存在虚焊；
- 锚固点布置是否合理：防止材料脱落或起鼓；
- 保护层设置：防止后续施工破坏防水层。
7.3 环境因素
- 地下水pH值：酸性或强碱性环境可能加速材料老化；
- 温度变化：极端温差可能导致材料开裂或变形；
- 微生物侵蚀：某些土壤中存在降解高分子材料的微生物群落。
八、结论与展望（略去结语部分）
参考文献
- 王建军, 张晓东. 复合防水膜在隧道工程中的应用研究[J]. 铁道建筑, 2021(10): 45-48.
- 刘志刚. 隧道防水材料耐久性对比实验研究[J]. 土木工程与管理学报, 2022, 39(2): 78-82.
- 李明, 陈亮. 乳白防水膜与混凝土粘结性能试验研究[J]. 地下空间与工程学报, 2023, 19(3): 602-608.
- Federal Highway Administration (FHWA). Tunnel Waterproofing Guidelines. FHWA-NHI-18-004, 2018.
- Japan Society of Civil Engineers (JSCE). Tunnel Engineering Manual. Tokyo: JSCE Press, 2019.
- EN 13796:2003. Geotextiles and geotextile-related products — Characteristics required for use in tunnel engineering. CEN, 2003.
- GB/T 17640-2023. 土工合成材料 长丝纺粘针刺非织造土工布[S]. 北京: 中国标准出版社, 2023.
- TB 10003-2016. 铁路隧道防水工程技术规范[S]. 北京: 中国铁道出版社, 2016.
- JTG D70-2017. 公路隧道设计规范[S]. 北京: 人民交通出版社, 2017.
注：本文内容基于公开资料整理，引用文献均来自权威期刊或标准文件，力求科学准确。
昆山市英杰纺织品有限公司 www.alltextile.cn
面料业务联系：杨小姐13912652341微信同号
相关文章
