通过浸渍试验测定了不同粒径钢渣集料的有效相对密度,提出了钢渣沥青混合料体积参数的确定方法,采用残留稳定度、冻融劈裂强度比与沥青膜厚度对不同钢渣掺量的沥青混合料水稳定性进行评价,借助X射线荧光光谱分析、扫描电镜试验和压汞试验,从钢渣化学组成与微观结构方面分析了钢渣对沥青混合料水稳定性的影响机理。分析结果表明:对于钢渣等吸水性较大集料,采用浸渍试验实测的有效相对密度较计算法得到的有效相对密度增大了1.5%,更接近集料的实际有效相对密度,因此,采用浸渍试验确定的钢渣沥青混合料体积参数更加合理;随着钢渣掺量增大,钢渣沥青混合料水稳定性逐渐提升,当钢渣掺量为70%时,钢渣沥青混合料的残留稳定度提高了12%,冻融劈裂强度比提高了13%;钢渣沥青混合料沥青膜厚度随钢渣掺量增大而增大,当钢渣掺量为70%时,沥青混合料的沥青膜厚度增大了13%,较厚的沥青膜可有效防止水分入侵,并增大集料表面"结构沥青"含量,从而提高钢渣沥青混合料的水稳定性;钢渣沥青混合料沥青膜厚度计算值为6~7μm,由于其水稳定性与沥青膜厚度正相关,故推荐基于水稳定性的钢渣沥青混合料的沥青膜厚度为7μm;钢渣呈超碱性,表面多孔隙,孔隙内部结构复杂,增大了钢渣集料与沥青间有效接触面积,并形成较好的机械咬合力,提高了钢渣集料与沥青之间的黏结性,可显著改善沥青混合料的水稳定性。