土工膜由化學材料和添加劑組成，透水性極低。其不僅要滿足抗腐蝕、耐老化、耐酸等要求，在低溫下也要保持良好的柔韌性，而它的性能一般由膜的材料所決定。因此，薄膜材料也要滿足上述的要求。目前防水材料有兩種：瀝青和聚合物。瀝青通常是吹制的瀝青。瀝青土工膜施工工藝簡單。它是通過在地面上噴涂或涂覆一層冷的或熱的粘性聚合物而形成的；由聚合物制成的土工膜可分為塑料膜和橡膠膜。橡膠膜在防滲性及其它特性相比于塑料膜有所不足，而且塑料薄膜的來源更為廣泛，成本也更低，故在實際中塑料土工膜的應用更為廣泛。
塑料薄膜主要有高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、氯化聚乙烯和聚氯乙烯；橡膠膜一般為異丁烯橡膠、乙丙共聚物、氯丁橡膠和丁基橡膠。根據材料組成的不同，土工膜主要可分為：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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