7.1.3 强度特性
路基是路面的主要结构物，当车辆经过时，行车荷载通过路面传递给路基，路基的强度特性是保证路基稳定的基础。路基填料与强度相关的破坏通常有以下两种形式：因剪应力过大而引起的路基填料沿某一滑动面的滑移或相对变位；因压应力过大而引起的路基顶面产生过大的竖向位移。
图7-2 干法炉渣集料与湿法炉渣集料的CBR值对比
7.1.3.1 剪切强度
建筑物地基、各种结构物地基、边坡等的稳定性均由填料的抗剪强度控制。当路基填料抗剪强度不足时，路基填料易发生沿滑动面的剪切破坏，严重影响路基的承载力和稳定性，因此，抗剪强度是路基填料的重要力学指标之一。按照摩尔库伦（Mohr-Coulomb）强度理论，路基填料的抗剪强度τf由两部分组成，见式（7-1）。
式中 φ——土的内摩擦角，与作用在剪切面上的法向应力σ成正比；
c——内聚力，与法向应力σ无关。
炉渣集料的抗剪强度试验按照《公路土工试验规程》（JTG E40—2007）中“T 0141—1993固结快剪试验方法”进行。选用粒径0～2 mm、熟化期90 d炉渣集料作为试验材料，以压实度98％静压成φ61.8 mm×h20 mm的圆柱体试件。将试件放入剪切盒内，分别施加100 kPa、200 kPa及300 kPa的垂直压力进行剪切固结试验，试验曲线如图7-3所示。随着垂直压力的增大，炉渣集料剪切强度随之增加。炉渣集料试件的内聚力为零（试件尚未经养生，无胶凝物质产生），内摩擦角φ=52.1°。未经养生炉渣集料试件的抗剪强度主要由炉渣颗粒间的摩阻效应提供。
国外学者采用三轴试验、直接剪切试验来探究炉渣集料的剪切强度特征，如表7-5所示。炉渣集料φ为40°～60°，内摩擦角显著高于松散砂（27°～30°），也高于密实砂（35°～50°）。由于炉渣集料组成物质多为不规则形状的陶瓷、玻璃，以及表面粗糙的砖石和熔渣，限制了颗粒间的滑移，因此所测得的内摩擦角较大。
由于大多数试验是针对未养生的炉渣集料试件进行的，没有发挥炉渣集料的胶凝作用，因此炉渣集料的内聚力很小，甚至为零。随着试件养生龄期增大，炉渣集料的凝胶活性逐渐被激发，内聚力逐渐形成。
图7-3 炉渣集料剪切试验曲线
表7-5 炉渣集料内聚力和内摩擦角试验结果
7.1.3.2 无侧限抗压强度
炉渣集料的抗压强度试验按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）中“T 0805—1994无机结合料稳定材料无侧限抗压强度试验方法”进行。不同养生龄期下的炉渣集料的无侧限抗压强度结果，如表7-6所示。随着养生龄期增加，炉渣集料的无侧限抗压强度呈现增大的趋势；干法炉渣集料样品的抗压强度大于湿法炉渣集料样品。试件的抗压强度主要受到集料颗粒间的摩阻效应和骨架作用的影响，在炉渣集料试件的养生过程中，炉渣集料的胶凝活性逐渐被激发，胶凝物质逐渐生成，增加了自身强度（压碎值减小），从而促使无侧限抗压强度增加。因此，无侧限抗压强度试验不仅可以反映炉渣集料的强度特性，也间接验证了炉渣集料的胶凝活性。
表7-6 炉渣集料的无侧限抗压强度
虽然湿法炉渣的抗压强度低于干法炉渣，但28 d强度增长幅度（28 d/7 d强度比）大于干法炉渣集料。在湿法选矿过程中，浸水环境会使炉渣集料中的活性物质失去部分活性。然而这个现象仅发生于炉渣颗粒表面，随着试件养生时间的延长，其内部的活性物质开始发挥作用，表现为湿法炉渣集料的强度增长具有一定的滞后性。