土工膜由化学材料和添加剂组成，透水性极低。其不仅要满足抗腐蚀、耐老化、耐酸等要求，在低温下也要保持良好的柔韧性，而它的性能一般由膜的材料所决定。因此，薄膜材料也要满足上述的要求。目前防水材料有两种：沥青和聚合物。沥青通常是吹制的沥青。沥青土工膜施工工艺简单。它是通过在地面上喷涂或涂覆一层冷的或热的粘性聚合物而形成的；由聚合物制成的土工膜可分为塑料膜和橡胶膜。橡胶膜在防渗性及其它特性相比于塑料膜有所不足，而且塑料薄膜的来源更为广泛，成本也更低，故在实际中塑料土工膜的应用更为广泛。
塑料薄膜主要有高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚氯乙烯；橡胶膜一般为异丁烯橡胶、乙丙共聚物、氯丁橡胶和丁基橡胶。根据材料组成的不同，土工膜主要可分为：聚氯乙烯土工膜（PVC）、聚乙烯土工膜（PE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物土工膜（EVA）。
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