公路桥梁桥面防水粘结层的质量直接影响桥梁结构的耐久性。如何选取合适的材料并设计性能优良的防水粘结层已引起越来越多工程师的重视。目前,国内外对大跨径桥梁钢桥面柔性铺装层的数值模拟、材料应用、层问粘结防水等做了大量工作,取得了一定的研究成果,然而对应用较多的水泥混凝土桥梁防水粘结层体系研究较少。已有研究表明,混凝土桥梁早期病害与桥面铺装结构中防水粘结层的设置直接相关。因此,深入开展水泥混凝土桥梁桥面防水粘结层性能研究,对于实际工程具有重要的理论指导意义。本文在对国内外桥面防水粘结层研究状况调查的基础上,在实验室制备了一种橡胶微粉改性沥青。测定了不同温度、掺量、制备时间等工艺条件下改性沥青的针入度、软化点、延度和储存稳定性等指标,得出了橡胶微粉改性沥青的最佳制备工艺为:掺量12%,剪切时间60min、制备温度200℃。采用DSR动态剪切流变仪研究了橡胶微粉改性沥青的复数剪切模量及相位角,试验结果验证了最佳制备工艺条件下所得改性沥青具有最佳的高、低温综合性能。其次,本文考察了在不同用量、不同温度、不同界面处理条件下AH-90重交沥青、SBR乳化沥青、橡胶微粉改性沥青三种沥青作为桥面防水粘结材料时的剪切强度和拉伸强度。结果表明:在高温和常温时,SBR乳化沥青粘结层剪切强度最大,而在低温时,橡胶微粉改性沥青抗剪强度值最大;经历冻融循环后,橡胶微粉改性沥青抗剪强度比值下降最小;人工凿毛界面条件下粘结层的抗剪切强度最大,钢丝刷拉毛次之,原状界面下剪切强度最小。拉伸试验表明:SBR乳化沥青的拉伸强度最大,橡胶微粉改性沥青次之,并且界面处理对强度值影响不大。最后,通过万能伺服液压试验仪(UTM)对三种粘结材料的抗剪切疲劳寿命进行了研究。试验表明常温下SBR乳化沥青粘结层抗疲劳性能最佳,而在低温下橡胶微粉改性沥青粘结层抗疲劳性能最佳。并运用现象法理论建立了常温和低温下三种桥面防水粘结层的疲劳-应力方程,为三种防水粘结材料疲劳寿命的预测提供了依据。