目前,桥面铺装体系多为水泥混凝土铺装桥面和沥青混凝土铺装层,两者铺装体系由于材料属性不同导致模量的差异较大,致使铺装体系极易出现脱落脱离现象,这就使桥面铺装出现较多的病害现象,特别是水分渗入水泥混凝土铺装层,腐蚀水泥混凝土铺装层内部的钢筋构件,进而破坏了桥梁的稳定性及耐久性。分析其原因是因为现有设计中欠缺对桥面铺装层间的防水性能的考虑,故需对其深入研究。本文先通过三维有限元软件进行建模分析,研究在行车荷载综合作用下,不同层间接触状态对沥青混凝土铺装层和水泥混凝土铺装层内部应力变化影响趋势。结果表明,在设置防水层时,改善层间的接触状态可以较好的扩散沥青混凝土铺装层内部的集中应力,进而有效降低沥青混凝土铺装层层底应力。而后通过接触角试验、渗水试验、抗冻融试验和抗裂试验确定了防水层最佳的材料和喷涂方式,并且对比了两种防水材料在不同的喷涂方式下的渗水性能、抗冻融性能和抗裂性能,研究表明防水剂Seal-100(美国格雷士公司生产的常青牌SEAL系列产品)的防水作用效果比SPC(名为防水表面渗透涂层,是一种高品质,专有配方的丙烯酸酯水溶液分散体)的防水作用效果明显提高;防水剂Seal-100延时分次喷涂2次后的防水性能和抗冻融效果最佳,且防渗作用效果更优异;在冻融循环25次后,防水剂SPC在混凝土表面形成的致密膜已经遭受破坏,在冻融50次后,喷涂防水剂Seal-100的水泥混凝土试件出现裂缝,导致混凝土进一步遭受冻融循环破坏。进而通过SEM试验和工业CT试验观察喷涂防水剂后的表面微观结构和界面情况,分析防水剂在水泥混凝土试件上的作用效果。结果表明,防水剂Seal-100在防水作用方面优于防水剂SPC防水作用效果;喷涂2次Seal-100防水剂后,表现出防水效果更佳。最后依托实体工程,选取了防水性能较好的Seal-100作为防水层材料,研究了其施工工艺,进行了防水质量检测,保证Seal-100作为防水层的实时控制和施工质量。