近年来,我国高速公路网在不断完善过程中,高速公路建设逐步向山岭重丘区转移,因而桥梁特别是水泥混凝土为主的大中桥所占的比例在进一步加大,其重要组成的桥面铺装所引起的关注度和重视度也大大高于以往。由于目前国内铺装体系的设计过程缺乏完善的理论依据,施工过程又没有系统的规范指导,导致桥面铺装较早的出现许多问题,尤其是当水分通过路面缺陷和路边缘等大空隙部分渗入到防水粘结层层间,在层间集聚和流动,极易导致铺装体系的冒水、坑槽、推移和拥包等诸多病害,严重影响了桥面的质量和使用寿命。因此,本文针对可能导致桥面铺装产生破坏的防水粘结层,重点研究不同防水层的空隙结构和层间横向渗水特性,结合路用力学性能试验,优选推荐综合性能优异的防水层。本文首先分析了桥面沥青铺装形成病害的成因,总结了国内外防水粘结层的种类及其性能要求,并根据实际工程情况,设计成型了室内试验用多种防水粘结层复合板试件;利用CT扫描技术对不同防水层复合板芯样进行扫描,获取灰度图像,并利用软件分析了不同防水层的空隙率、空隙等效直径、空隙面积和数量等参数,且通过层间空隙三维重建直观展示了层间空隙结构;在此基础上利用研发的新型层间渗水仪,试验分析了不同防水层在不同的水压力、界面类型和压实工艺等条件下的横向渗水特性;利用层间拉拔试验、剪切试验,分析了防水层种类、界面类型等条件对层间力学性能的影响;此外还对比了浸水和冻融对层间力学性能的影响。通过CT分析表明,不同防水层层间空隙率的变化趋势相似,但峰值和范围不同,不同防水层层间空隙等效直径、空隙数量、面积各有特点;由空隙三维模型可直观看出,不同防水层的空隙结构和连通程度不同。利用研发的层间渗水仪进行渗水试验表明,不同防水层层间横向渗水特性的优劣关系为:改性乳化沥青防水层>稀浆封层防水层>AC-5沥青砂>同步碎石;其他条件相同情况下,水压力越大、界面越粗糙,层间横向抗渗水性越差;提高用油量、降低碎石用量可以提高同步碎石防水层的层间横向抗渗水性能。通过层间剪切、拉拔试验表明,不同防水层的力学特性不同,AC-5沥青砂的力学强度较高;浸水和冻融会减小层间力学强度;同步碎石在一定程度上提高沥青用量,减少碎石用量可提高层间拉拔和剪切强度;层间剪切强度与界面的粗糙程度呈正相关。