防水黏结层作为水泥混凝土桥桥面铺装结构的一部分，起到防水层和黏结层共同的作用。目前国内外许多水泥混凝土桥梁都存在由于防水黏结层的原因而导致不同程度的病害破坏，造成了极大的经济损失和不良的社会影响。因此，针对桥面铺装防水黏结层的病害破坏类型及原因，进行水泥混凝土桥桥面铺装防水黏结层结构的力学分析与材料的试验研究具有重要的理论意义和实用价值。本文在对水泥混凝土桥面铺装层的病害类型及原因进行分析总结的基础上，首先，在线弹性状态下建立有限元模型，重点分析桥面铺装层间的剪应力大小及其规律；其次，对国产环氧沥青、日本环氧黏结剂、日本环氧沥青的性能进行试验研究，以确定各环氧基材料的组分比例、拉伸性能、高低温性能、耐腐蚀性能及不透水性能等；再次，采用课题组自行研制的试验设备，通过室内试验研究各环氧基防水黏结材料的路用性能，包括剪切性能和黏结性能，同时与SBS改性沥青的性能进行对比，确定各防水黏结材料的综合路用性能。研究结果表明：车辆轴载、沥青铺装层厚度和车辆的行驶状态对桥面铺装防水黏结层剪应力影响较大，沥青铺装层模量对其影响较小；国产环氧沥青、日本环氧黏结剂和日本环氧沥青的组分比例分别为1:7.6、1:1、1:1:2，其拉伸性能、耐高温性能、低温性能、耐腐蚀性能及不透水性能较好；不同防水黏结材料均存在一个最佳洒布量；撒布碎石与否对防水黏结层的剪切强度和拉拔度均有影响，撒布碎石可提高防水黏结层的抗剪强度，但是会阻碍层间的黏结，降低防水黏结层的拉拔强度，综合考虑碎石所起的作用，防水黏结层应撒布碎石；温度和防水黏结材料用量对防水黏结材料的剪切强度和拉拔强度有较大影响，均随温度的增加而降低，随防水黏结材料用量的增大而先增大后降低。综合分析比较，可以确定四种防水黏结材料的路用性能优劣依次为：日本环氧沥青、日本环氧黏结剂、国产环氧沥青和SBS改性沥青。当用于混凝土桥面铺装结构中的防水黏结层时，环氧基防水黏结材料较热塑性SBS改性沥青具有很大的优势，适宜用作混凝土桥面铺装防水黏结材料。