近年来,随着生活垃圾焚烧法的推广,我国每年都会产生较多的焚烧炉渣废弃物,若采用填埋处理,不仅占用土地资源,而且产生不少填埋费用。目前我国对于炉渣的资源化利用还处于探索阶段,将其用于道路基层的研究也在深入,但由于炉渣内部疏松多孔,承载能力低,直接用作集料会影响混合料的性能。本研究在对炉渣技术性质分析的基础上,采用免烧成球工艺以炉渣为原材料制备具有一定强度的炉渣球团粗集料,再和适量炉渣细集料一起掺入到水泥稳定碎石混合料中,对其路用性能、环境安全特性及综合效益进行了分析。首先,分别采用宏观和微观检测技术对炉渣的化学组成、粒径分布、物理及力学性能进行了分析。结果发现,炉渣的化学性质比较稳定,活性较低,符合道路集料的基本条件,但其压碎值大于现行规范的技术要求,不宜用作粗集料。其次,以0～2.36mm粒径炉渣、粉煤灰、水泥、碱性激发剂和水为原材料,设计四因素四水平正交试验,通过7d无侧限抗压强度测试和极差分析,同时考虑成本因素,确定了免烧炉渣球团的最佳配合比;分别从成球机运行参数、加水方式和养护方式三个方面入手,对炉渣球团的免烧成球制备工艺进行了探索,并对28d龄期的炉渣球团的技术性能进行了检测分析。结果表明,相比于炉渣,炉渣球团的强度有所改善,其压碎值已达到二级及以下等级公路基层集料的技术要求。然后,以28d龄期炉渣球团为粗集料、炉渣为细集料掺入到水泥稳定碎石混合料中,设计不同炉渣球团掺量的5组混合料组成方案,通过重型击实试验和7d无侧限抗压强度测试确定配合比,并对其力学及干缩性能进行了研究。结果表明:随着炉渣的掺入和炉渣球团集料掺量的增加,水泥稳定碎石炉渣的7d、28d无侧限抗压强度、90d劈裂强度均逐渐下降,但总掺量为45%时7d无侧限抗压强度满足现行规范对二级及以下等级公路重交通和中等、轻交通路面基层混合料的要求;随着炉渣的掺入和炉渣球团集料掺量的增加,水泥稳定碎石炉渣的干缩应变、干缩系数呈上升趋势,应对炉渣和炉渣球团集料的总掺量有所控制。最后,采用重金属浸出试验对水泥稳定碎石炉渣的环境安全特性进行了评价,并对其经济和环境效益进行了分析。结果表明:经过水泥的固化,炉渣和炉渣球团集料总掺量为45%的水泥稳定碎石炉渣中重金属毒性浸出值远低于炉渣,满足V类地表水标准,对环境可能造成的影响极小;炉渣和免烧炉渣球团的掺入能够降低水泥稳定碎石混合料的生产成本,也能节省天然集料,经济和环境效益得到改善。该研究成果不仅可以提高垃圾焚烧炉渣在道路基层中的资源化利用率,还能够节约土地资源,有利于环境保护,对于建设资源节约型、环境友好型社会具有很好的促进作用。