मृदा स्थिरीकरण

मृदा स्थिरीकरण किसी इंजीनियरिंग उद्देश्य को पूरा करने के लिए प्राकृतिक मिट्टी को बदलने की किसी भी भौतिक, रासायनिक, यांत्रिक, जैविक या संयुक्त विधि के लिए एक सामान्य शब्द है। सुधार कार्यक्रमों  में सम्मिलित है सड़क की सतह को मजबूत करने के लिए भार वहन करने की क्षमता, तन्य शक्ति और अस्थायी अवभूमि, अस्थायी रेत और अपशिष्ट पदार्थ के समग्र प्रदर्शन को बढ़ाना है ।

कुछ नवीकरणीय प्रौद्योगिकियाँ एंजाइम, पृष्ठसक्रियकारक, जैव बहुलक (बायोपॉलिमर्स), सिंथेटिक पॉलिमर, सह-पॉलिमर-आधारित उत्पाद, क्रॉस-लिंकिंग स्टाइरीन ऐक्रेलिक पॉलिमर, ट्री रेजिन, आयनिक स्टेबलाइजर्स, फाइबर सुदृढीकरण, कैल्शियम क्लोराइड, केल्साइट, सोडियम क्लोराइड, मैग्नीशियम क्लोराइड और बहुत कुछ हैं। इनमें से कुछ नई स्थिरीकरण तकनीकें हाइड्रोफोबिक सतहों और द्रव्यमान का निर्माण करती हैं जो उपचारित परत में जल के प्रवेश को रोककर जल के प्रवेश या भारी ठंढ से सड़क की विफलता को रोकती हैं।

हालाँकि, हाल की तकनीक ने मिट्टी स्थिरीकरण उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक योजकों की संख्या में वृद्धि की है। ऐसे गैर-पारंपरिक स्टेबलाइजर्स में पॉलिमर-आधारित उत्पाद सम्मिलित हैं (उदाहरण के लिए क्रॉस-लिंकिंग जल-आधारित स्टाइरीन ऐक्रेलिक पॉलिमर जो उपचारित मिट्टी की भार-वहन क्षमता और तन्य शक्ति में काफी सुधार करते हैं), कॉपोलीमर आधारित उत्पाद, फाइबर सुदृढीकरण, कैल्शियम क्लोराइड और सोडियम क्लोराइड हैंl

मिट्टी को स्थिरीकरण जियोसिंथेटिक्स के साथ यांत्रिक रूप से भी स्थिर किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, जियोग्रिड या जियोसेल, एक 3डी यांत्रिक मिट्टी स्थिरीकरण तकनीक हैं। संपूर्ण परत की ताकत में सुधार करने के लिए कणों की गति को सीमित करके स्थिरीकरण प्राप्त किया जाता है। जियोग्रिड्स में परिरोध समुच्चय और ग्रिड (और तनावग्रस्त झिल्ली) के बीच इंटरलॉक के माध्यम से होता है, और जियोसेल्स में, समुच्चय पर सेल दीवार परिरोध (घेरा) तनाव द्वारा होता है।

पारंपरिक और व्यापक रूप से स्वीकृत प्रकार की मिट्टी स्थिरीकरण तकनीकों में बिटुमेन पायसन जैसे उत्पादों का उपयोग किया जाता है जिनका उपयोग सड़क आधार बनाने के लिए बाध्यकारी एजेंटों के रूप में किया जा सकता है। हालाँकि, बिटुमेन पर्यावरण के अनुकूल उत्पाद नहीं है और सूखने पर भंगुर हो जाता है। पोर्टलैंड सीमेंट का उपयोग मिट्टी स्थिरीकरण के विकल्प के रूप में किया गया है। हालाँकि, यह प्रायः एक महंगा घटक हो सकता है और पर्यावरण के अनुकूल विकल्प नहीं हो सकता है। सीमेंट फ्लाई ऐश मृदा स्थिरीकरण, चूना फ्लाई ऐश (अलग से, या सीमेंट या चूने के साथ), बिटुमेन, टार, सीमेंट भट्टी की धूल (सीकेडी), वृक्ष की राल, और आयनिक स्टेबलाइजर्स सभी सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले स्थिरीकरण एजेंट हैं। अन्य स्थिरीकरण तकनीकों में उपमृदा, रेत, खनन अपशिष्ट, प्राकृतिक पत्थर उद्योग अपशिष्ट सहित साइट पर सामग्री का उपयोग करना सम्मिलित है और पूर्ण धूल नियंत्रण और मिट्टी स्थिरीकरण के लिए स्थिर, धूल-मुक्त स्थानीय सड़कें प्रदान करने के लिए निर्माण कचरे को कुचल दिया गया था।

कई पर्यावरण-अनुकूल विकल्पों में अनिवार्य रूप से कपड़ा धोने का पाउडर (सोप पाउडर) के समान ही फार्मूला होता है, जो बिना किसी प्रभावी बंधन गुण के केवल मिट्टी को चिकनाई और पुनर्गठित करता है। कई नए दृष्टिकोण अंतर्निहित बाध्यकारी गुणों वाली बड़ी मात्रा में मिट्टी पर निर्भर करते हैं।

सड़क का आधार तैयार करने के लिए बिटुमेन, टार इमल्शन, डामर, सीमेंट और चूने का उपयोग बाइंडिंग एजेंट के रूप में किया जा सकता है।

नेशनल सोसाइटी ऑफ प्रोफेशनल इंजीनियर्स (एनएसपीई) ने प्रभावी और गैर-हानिकारक विकल्पों की तलाश में नए प्रकार की मिट्टी स्थिरीकरण तकनीक की खोज की है। एक विकल्प नई मृदा स्थिरीकरण तकनीक का उपयोग करता है, जो क्रॉस-लिंकिंग स्टाइरीन एक्रिलाट पॉलिमर पॉलिमर पर आधारित प्रक्रिया है। एक अन्य विकल्प एक बंद कोशिका संरचना बनाने के लिए लंबे क्रिस्टल का उपयोग करता है जो जल, ठंढ, एसिड और लवण के लिए अभेद्य है।

नई मिट्टी स्थिरीकरण तकनीक का उपयोग करते हुए, पॉलिमरिक फॉर्मूलेशन के भीतर क्रॉस-लिंकिंग की एक प्रक्रिया पर्यावरण के अनुकूल और प्रभावी तरीके से पारंपरिक सड़क/घर निर्माण विधियों को प्रतिस्थापित कर सकती है।

एक अन्य मिट्टी स्थिरीकरण विधि जिसे डीप मिक्सिंग विधि कहा जाता है, कमजोर या ढीली मिट्टी के स्तर की भार वहन क्षमता में सुधार करने के लिए गैर-विनाशकारी और प्रभावी है। यह विधि एक छोटे, पैसे के आकार के इंजेक्शन जांच का उपयोग करती है और मलबे को कम करती है और कमजोर मिट्टी के स्तर के पुन: संघनन और समेकन, संरचनाओं के तहत भार-वहन क्षमता को बढ़ाने और सुधारने और उथले और गहरे सिंकहोल समस्याओं के निवारण के लिए आदर्श है। यह विशेष रूप से तब प्रभावी होता है जब अपर्याप्त सार्वजनिक और निजी बुनियादी ढांचे का समर्थन करने की आवश्यकता होती है।

मैग्नीशियम क्लोराइड
जल-अवशोषित मैग्नीशियम क्लोराइड (डीलिक्सेंट) गुणों में सम्मिलित हैं हालाँकि, सीमाओं में सम्मिलित हैं सड़कों पर मैग्नीशियम क्लोराइड का उपयोग विवादास्पद बना हुआ है। अधिवक्ताओं का दावा है (1) स्वच्छ हवा, जो बेहतर स्वास्थ्य की ओर ले जाती है क्योंकि उड़ने वाली धूल युवाओं, बुजुर्गों और श्वसन संबंधी समस्याओं वाले लोगों में स्वास्थ्य समस्याएं उत्पन्न कर सकती है; और (2) बेहतर सड़क स्थितियों के माध्यम से अधिक सुरक्षा, जिसमें ड्राइवर की दृश्यता में वृद्धि और हल्की बजरी, दलदल स्थानों, और सड़क की खुरदरापन के कारण होने वाले जोखिमों में कमी सम्मिलित है। यह आस-पास के सतही जल में विदेशी तलछट को कम करता है (खाड़ियों और जलधाराओं में जमने वाली धूल), पौधों में बंद छिद्रों के कारण फसल के विकास में रुकावट को रोकने में मदद करती है, और वाहनों और संपत्ति को साफ रखती है। अन्य अध्ययनों से पता चलता है कि सड़क की सफाई या धूल दबाने के लिए लवण का उपयोग यौगिकों से उपचारित सड़कों की सतह से अपवाह में क्लोराइड आयनों की पर्याप्त मात्रा का योगदान कर सकता है। लवण MgCl2 (और CaCl2) जल में बहुत घुलनशील हैं और अलग हो जाएंगे। जब सड़क की सतहों पर लवण का उपयोग किया जाता है, तो वे गीले मौसम के दौरान घुल जाएंगे और घुसपैठ और/या सतही जल निकायों में अपवाह के माध्यम से भूजल में पहुंच जाएंगे।  भूजल में घुसपैठ एक समस्या हो सकती है और पीने के जल में क्लोराइड आयन की सांद्रता 250 मिलीग्राम/लीटर से अधिक होने पर इसे एक समस्या माना जाता है। इसलिए इसे संयुक्त राज्य अमेरिका के ईपीए के पेयजल मानकों द्वारा विनियमित किया जाता है। भूजल या सतही जल में क्लोराइड की सांद्रता कई कारकों पर निर्भर करती है जिनमें सम्मिलित हैं: इसके अलावा, सतही जल में क्लोराइड की सांद्रता जल निकाय के आकार या प्रवाह दर और परिणामी तनुकरण पर भी निर्भर करती है। शीतकालीन डी-आइसिंग अवधि के दौरान विस्कॉन्सिन में किए गए क्लोराइड सांद्रता अध्ययन में, सड़क के किनारे जल निकासी से होने वाले अपवाह का विश्लेषण किया गया था। सभी अध्ययनों से संकेत मिलता है कि डी-आइसिंग गतिविधियों के परिणामस्वरूप क्लोराइड एकाग्रता में वृद्धि हुई है, लेकिन स्तर अभी भी ईपीए द्वारा निर्धारित 250 मिलीग्राम/एल के एमसीएल से नीचे था।    फिर भी, इस जोखिम का दीर्घकालिक प्रभाव ज्ञात नहीं है।
 * 1) 32% सापेक्ष आर्द्रता पर हवा से जल को अवशोषित करना, तापमान से लगभग स्वतंत्र
 * 2) उपचारित सड़कों को नमी और घनत्व खोने की थोड़ी चिंता के साथ पुन: श्रेणीबद्ध और पुन: कॉम्पैक्ट किया जा सकता है
 * 1) न्यूनतम आर्द्रता स्तर
 * 2) शुष्क जलवायु के लिए बेहतर अनुकूल
 * 3) सांद्रित विलयन अत्यधिक संक्षारक पदार्थ बन जाते हैं,
 * 4) नमी का आकर्षण, जिससे संक्षारण की सक्रिय अवधि बढ़ जाती है
 * 5) उपचारित सामग्री में उच्च महीन सामग्री गीली होने पर फिसलन भरी हो सकती है
 * 6) 20% से कम घोल होने पर इसकी प्रदर्शन प्रभावशीलता जल के समान होती है
 * 1) आवेदन दर
 * 2) मिट्टी की संरचना एवं प्रकार
 * 3) वर्षा का प्रकार, तीव्रता और मात्रा
 * 4) सड़क व्यवस्था जल निकासी

यद्यपि अमेरिकी ईपीए ने घरेलू उपयोग के लिए जल में अधिकतम क्लोराइड सांद्रता 250 मिलीग्राम/लीटर निर्धारित की है, जानवर उच्च स्तर को सहन कर सकते हैं। कहा जाता है कि अत्यधिक उच्च स्तर पर क्लोराइड जानवरों के स्वास्थ्य को प्रभावित करता है। जैसा कि आंतरिक सचिव (1968) को राष्ट्रीय तकनीकी सलाहकार समिति ने कहा था, “लवणता का वन्यजीवों पर दोहरा प्रभाव हो सकता है; एक प्रत्यक्ष रूप से सम्मिलित प्रजातियों की शारीरिक प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है और एक अप्रत्यक्ष रूप से पर्यावरण को बदलता है जिससे जीवित प्रजातियों का अस्तित्व कठिन या असंभव हो जाता है। जहां तक ​​वन्यजीवों का सवाल है, डी-आइसिंग लवण के उपयोग से जुड़ी एक बड़ी समस्या यह है कि वन्यजीवों को "लवण की लालसा" के लिए जाना जाता है और इसलिए वे साल्टी राजमार्गों की ओर आकर्षित होते हैं जो जानवरों और मोटर चालकों दोनों के लिए यातायात खतरा हो सकता है।

सड़क के किनारे की मिट्टी में क्लोराइड लवण के संचय के संबंध में, जिसमें सड़क के किनारे के पौधों और वनस्पति शरीर क्रिया विज्ञान और आकृति विज्ञान पर प्रतिकूल प्रभाव सम्मिलित है, दस्तावेज़ीकरण द्वितीय विश्व युद्ध के समय का है। और वर्तमान समय में लगातार आगे बढ़ रहा है। जहां तक ​​पौधों और वनस्पतियों का सवाल है, मिट्टी में लवण का संचय मिट्टी के घोल के आसमाटिक दबाव को बढ़ाकर, पौधों के खनिज पोषण में परिवर्तन करके, और पौधों में विशिष्ट आयनों को विषाक्त सांद्रता में जमा करके उनके शरीर विज्ञान और आकृति विज्ञान पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है। (जानबूझकर अत्यधिक लवण के प्रयोग के संबंध में, पृथ्वी को लवण करना देखें)।

सड़क विभाग और निजी उद्योग असुधारित (गंदगी या बजरी) सड़कों और खदानों जैसे धूल भरे कार्य स्थलों पर धूल और कटाव को नियंत्रित करने के लिए तरल या पाउडर मैग्नीशियम क्लोराइड का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि इसे खरीदना और लगाना अपेक्षाकृत सस्ता है। इसकी हीड्रोस्कोपी  इसे हवा से नमी को अवशोषित करती है, जिससे हवा में फैलने वाले छोटे कणों (गाद और मिट्टी) की संख्या सीमित हो जाती है। धूल नियंत्रण उत्पादों को लागू करने का सबसे महत्वपूर्ण लाभ बजरी सड़क रखरखाव लागत में कमी है। हालाँकि, हाल के शोध और अपडेट से संकेत मिलता है कि पौधों में पर्यावरण में जैविक विषाक्तता एक सतत समस्या है। 2001 से, ट्रक ड्राइवरों ने सड़कों पर घातक रसायनों के बारे में शिकायत की है और अब कुछ राज्य लवण उत्पादों का उपयोग करने से पीछे हट रहे हैं।

इनडोर एरेनास (उदाहरण के लिए, घुड़सवारी के लिए) के मालिकों का एक छोटा प्रतिशत धूल को नियंत्रित करने के लिए रेत या अन्य आधार सामग्री पर मैग्नीशियम क्लोराइड लगा सकता है। यद्यपि घुड़सवारी (घोड़ा) क्षेत्र के वातावरण में उपयोग किए जाने वाले मैग्नीशियम क्लोराइड को सामान्यतः धूल दमनकारी के रूप में जाना जाता है, तकनीकी रूप से इसे जल संवर्धन गतिविधि के रूप में मानना ​​​​अधिक सटीक है क्योंकि इसका प्रदर्शन हवा से और जो कुछ भी आता है उससे नमी को अवशोषित करने पर आधारित है। इसके साथ संपर्क करें.

धूल को नियंत्रित करने या कम करने के लिए, क्लोराइड को प्रभावी ढंग से काम करने के लिए नमी की आवश्यकता होती है, इसलिए यह शुष्क जलवायु की तुलना में आर्द्र जलवायु में बेहतर काम करता है। जैसे-जैसे नमी बढ़ती है, क्लोराइड सतह को नम बनाए रखने के लिए हवा से नमी खींचता है और जैसे-जैसे नमी कम होती जाती है, यह फैलता जाता है और नमी छोड़ता है। प्राकृतिक रूप से होने वाले ये संतुलन परिवर्तन क्लोराइड को निर्जलीकरण एजेंट के रूप में भी उपयोग करने की अनुमति देते हैं, जिसमें खाल को सुखाना, ठीक करना और संरक्षित करना भी सम्मिलित है।

सड़क स्थिरीकरणकर्ता के रूप में, मैग्नीशियम क्लोराइड बजरी और मिट्टी के कणों को सड़क छोड़ने से रोकने के लिए बांधता है। मैग्नीशियम क्लोराइड की जल-अवशोषित (हीड्रोस्कोपिक) विशेषताएं सड़क को सूखने से रोकती हैं, जिससे बजरी जमीन पर बनी रहती है। सड़क लगातार गीली रहती है जैसे कि किसी जल के ट्रक ने अभी-अभी सड़क पर छिड़काव किया हो।

यह भी देखें

 * सेलुलर कारावास
 * कटाव नियंत्रण
 * आग के बाद बुआई के बाद मिट्टी का स्थिरीकरण
 * भूमि सुधार
 * जिओपॉलिमर
 * भू - तकनीकी इंजीनियरिंग
 * यंत्रवत् स्थिर पृथ्वी
 * पॉलिमर मिट्टी स्थिरीकरण