Polimer (PVA&PAM) ve hümik asit (HA) uygulamalarının donma-çözülme süreçlerine maruz kalan toprakların stabilite ölçütleri üzerine etkileri

Abstract

Toprağın fiziksel ve hidrolojik özelliklerini etkileyen süreçler arasında donma-çözülme (DÇ) olayları büyük önem taşımaktadır. Bu araştırma, DÇ süreçlerinin sıkça görüldüğü Erzurum yöresinde yaygın olarak bulunan dört büyük toprak grubunda, polivinilalkol (PVA), hümik asit (HA) ve poliakrilamid (PAM)'in bazı fiziksel ve hidrolojik toprak özellikleri üzerine etkisi ile DÇ süreçlerinde PVA, HA ve PAM'ın etkinlik derecelerini ortaya koymak amacıyla yapılmıştır. Toprak örnekleri ağırlık esasına göre %0,05 PVA, %0,01 HA ve %0,001 PAM uygulandıktan sonra farklı nem (HK, TK, %90 saturasyon), DÇ sayısı (3, 6, 9) ve donma sıcaklıklarında (-4°C, -18°C) DÇ süreçlerine tabi tutulmuşlardır. PVA, HA ve PAM uygulamalarının toprakların geometrik ortalama agregat stabilitesi (GOAS), hava (HG) ve su (SG) geçirgenliği, hidrolik iletkenlik (Hİ), tarla kapasitesi ve yarayışlı nem miktarını artırdığı, dispersiyon oranı (DO), hacim ağırlığı ve mekaniksel stabilite (MS) değerlerini ise önemli düzeyde azalttığı belirlenmiştir. Ayrıca, her üç muamele faktörünün toprakların geometrik ortalama çap (GOÇ) ve farklı agregat büyüklük sınıfında yer alan agregatların stabilitesini çok önemli düzeyde arttırdığı ve oransal olarak en fazla artışın <0,42 mm agregat sınıfında meydana geldiği tespit edilmiştir. DÇ süreçlerinin DO, hacim ağırlığı, penetrasyon direnci (PD) ve GOÇ değerlerini çok önemli düzeyde arttırdığı; GOAS, HG, SG, Hİ ve MS'yi ise çok önemli düzeyde düşürdüğü ve söz konusu parametreler üzerinde genelde donma anındaki %90 saturasyon nem içeriği, 9 kez DÇ sayısı ve -18°C'deki donma uygulamalarının daha fazla etkili olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, DÇ süreçlerinin <0,42 mm ve >12,7 mm agregat fraksiyonlarının miktarlarını artırırken diğer fraksiyonların miktarlarını azalttığı ve 2-6,4 mm ile 6,4-12,7 mm agregat fraksiyonlarının AS değerlerini artırırken diğer fraksiyonların AS değerlerini genel olarak azalttığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada, topraklara PVA, HA ve PAM uygulamasıyla DÇ süreçlerinin olumsuz etkilerinin azaltılabileceği açıkça ortaya konulmuş ve muamelelerin etkinlik sıralaması PVA>PAM>HA olarak belirlenmiştir.

Freezing and thawing processes (F/T) have great importance on physical and hydrological soil properties. The objectives of this study were to determine effects of polyvinylalcohol (PVA), humic acid (HA) and polyacrylamide (PAM) on physical and hydrological properties of soil from four soil-great groups commonly distributed in Erzurum in where F/T processes are often seen, and to obtain effectiveness of treatment agents on reducing the negative effects of F/T processes on measured soil properties. Soil samples were treated with %0,05 PVA, %0,01 HA and %0,001 PAM on weight basis, and left for F/T processes under different moisture (air dry, field capacity, 90% saturation), F/T cycles (3, 6, 9) and freezing temperatures (-4°C, -18°C). Results indicated that PVA, HA and PAM applications significantly increased geometric mean aggregate stability (GMAS), air (AP) and water (WP) permeability, hydraulic conductivity (HC), field capacity and plant-available water content, but significantly decreased dispersion ration, (DR), bulk density and mechanical stability (MS) of soils. Geometric mean diameter (GMD) and aggregate stability of each aggregate size group also significantly increased by all three treatment application, being the highest increase in aggregate size smaller than 0,42 mm. The F/T processes significantly increased dispersion ratio (DR), bulk density, penetration resistance (PR) and GMD, but significantly reduced GMAS, AP, WP, HC and MS of soils at the most effective levels of 90% saturation moisture level, 9 F/T cycles and -18°C?frezing temperature. The F/T cycles also increased the amount of <0,42 mm and >12,7 mm aggregate size fractions, but decreased the others, and similarly increased AS of 2-6,4 mm and 6,4-12,7 mm aggregate size fraction. The results of this study clearly indicated that PVA, HA and PAM application to soil reduced negative effects of F/T processes on physical and hydrological properties of soil. The order of effectiveness was defined as PVA>PAM>HA.