Influence of Different European Cements (CEM) on the Hydration of Cover-Zone Concrete during the Curing and Post Curing Periods

The durability of reinforced concrete structures depends, in the main, on the performance of the cover-zone concrete as it is this which protects the steel from the external environment. This paper focusses on the use of discretised electrical property measurements to study depth-related features during both the curing and post-curing period thereby allowing an integrated assessment of the protective properties of the cover region. In the current work, use is made of a small, multi-electrode array embedded within the surface 75mm of concrete specimens. Concretes were manufactured with different European cements (CEM) and water/binder ratios representing mixes which satisfied the minimum requirements for a range of environmental exposure classes including exposure to chlorides. Electrical resistance measurements were taken over a period in excess of 300 days which showed on-going hydration, pozzolanic reaction and pore-structure refinement; in addition, in the post-curing period, when exposed to a cyclic chloride ponding regime, measurements could be used to study the convective zone and ionic enrichment of the surface layer.

The effects of winter ice cover on the trophic ecology of whitefish (Coregonus lavaretus L.) in subarctic lakes

Lakes in Arctic and subarctic regions display extreme levels of seasonal variation in light, temperature and ice cover. Comparatively little is known regarding the effects of such seasonal variation on the diet and resource use of fish species inhabiting these systems. Variation in the diet of European whitefish Coregonus lavaretus (L.) during periods of ice cover in this region is often regarded as 'common knowledge'; however, this aspect of the species' ecology has not been examined empirically. Here, we outline the differences in invertebrate community structure, fish activity, and resource use of monomorphic whitefish populations between summer (August-September) and winter (February-March) in three subarctic lakes in Finnish Lapland. Benthic macroinvertebrate densities did not exhibit measurable differences between summer and winter. Zooplankton diversity and abundance, and activity levels of all fish species (measured as catch per unit effort) were lower in winter. The summer diet of C. lavaretus was typical of a generalist utilising a variety of prey sources. In winter, its dietary niche was significantly reduced, and the diet was dominated by chironomid larvae in all study sites. Pelagic productivity decreases during winter, and fish species inhabiting these systems are therefore restricted to feeding on benthic prey. Sampling time has strong effect on our understanding of resource utilisation by whitefish in subarctic lakes and should be taken into account in future studies of these systems. © 2012 John Wiley & Sons A/S.

Palynological perspectives on vegetation survey: a critical step for model-based reconstruction of Quaternary land cover

1. Quantitative reconstruction of past vegetation distribution and abundance from sedimentary pollen records provides an important baseline for understanding long term ecosystem dynamics and for the calibration of earth system process models such as regional-scale climate models, widely used to predict future environmental change. Most current approaches assume that the amount of pollen produced by each vegetation type, usually expressed as a relative pollen productivity term, is constant in space and time.
2. Estimates of relative pollen productivity can be extracted from extended R-value analysis (Parsons and Prentice, 1981) using comparisons between pollen assemblages deposited into sedimentary contexts, such as moss polsters, and measurements of the present day vegetation cover around the sampled location. Vegetation survey method has been shown to have a profound effect on estimates of model parameters (Bunting and Hjelle, 2010), therefore a standard method is an essential pre-requisite for testing some of the key assumptions of pollen-based reconstruction of past vegetation; such as the assumption that relative pollen productivity is effectively constant in space and time within a region or biome.
3. This paper systematically reviews the assumptions and methodology underlying current models of pollen dispersal and deposition, and thereby identifies the key characteristics of an effective vegetation survey method for estimating relative pollen productivity in a range of landscape contexts.
4. It then presents the methodology used in a current research project, developed during a practitioner workshop. The method selected is pragmatic, designed to be replicable by different research groups, usable in a wide range of habitats, and requiring minimum effort to collect adequate data for model calibration rather than representing some ideal or required approach. Using this common methodology will allow project members to collect multiple measurements of relative pollen productivity for major plant taxa from several northern European locations in order to test the assumption of uniformity of these values within the climatic range of the main taxa recorded in pollen records from the region.

The Holocene vegetation cover of Britain and Ireland: overcoming problems of scale and discerning patterns of openness

The vegetation of Europe has undergone substantial changes during the course of the Holocene epoch, resulting from range expansion of plants following climate amelioration, competition between taxa and disturbance through anthropogenic activities. Much of the detail of this pattern is understood from
decades of pollen analytical work across Europe, and this understanding has been used to address questions relating to vegetation-climate feedback, biogeography and human impact. Recent advances in modelling the relationship between pollen and vegetation now make it possible to transform pollen
proportions into estimates of vegetation cover at both regional and local spatial scales, using the Landscape Reconstruction Algorithm (LRA), i.e. the REVEALS (Regional Estimates of VEgetation Abundance from Large Sites) and the LOVE (LOcal VEgetation) models. This paper presents the compilation and analysis of 73 pollen stratigraphies from the British Isles, to assess the application of the LRA and describe the pattern of landscape/woodland openness (i.e. the cover of low herb and bushy vegetation) through the Holocene. The results show that multiple small sites can be used as an effective replacement for a single large site for the reconstruction of regional vegetation cover. The REVEALS vegetation estimates imply that the British Isles had a greater degree of landscape/woodland openness at the regional scale than areas on the European mainland. There is considerable spatial bias in the British Isles dataset towards wetland areas and uplands, which may explain higher estimates of landscape openness compared with Europe. Where multiple estimates of regional vegetation are available from within the same region inter-regional differences are greater than intra-regional differences, supporting the use of the REVEALS model to the estimation of regional vegetation from pollen data.

Strength model for end cover separation failure in RC beams strengthened with near-surface mounted (NSM) FRP strips

As an alternative to externally bonded FRP reinforcement, near-surface mounted (NSM) FRP reinforcement can be used to effectively improve the flexural performance of RC beams. In such FRP strengthened RC beams, end cover separation failure is one of the common failure modes. This failuremode involves the detachment of the NSM FRP reinforcement together with the concrete cover along the level of the tension steel reinforcement. This paper presents a new strength model for end cover separation failure in RC beams strengthened in flexure with NSM FRP strips (i.e. rectangular FRP bars with asectional height-to-thickness ratio not less than 5), which was formulated on the basis of extensive numerical results from a parametric study undertaken using an efficient finite element approach. The proposed strength model consists of an approximate equation for the debonding strain of the FRP reinforcement at the critical cracked section and a conventional section analysis to relate this debondingstrain to the moment acting on the same section (i.e. the debonding strain). Once the debonding strain is known, the load level at end cover separation of an FRP-strengthened RC beam can be easily determined for a given load distribution. Predictions from the proposed strength model are compared with those of two existing strength models of the same type and available test results, which shows that the proposed strength model is in close agreement with test results and is far more accurate than the existing strength models.

Mitigation of concrete cover separation in frpstrengthened RC beams using FRP U-jackets

Concrete cover separation is a common failure mode of reinforced concrete (RC) beams strengthened with a fibre-reinforced polymer (FRP) plate bonded to the tension face (FRP-plated RC beams). Plate-end FRP U-jackets have previously been explored as a mitigation measure to delay or suppress concrete cover separation, although its effectiveness needs further clarification. The paper presents the first systemic experimental study on the use of FRP U-jackets of different forms for mitigating the concrete cover separation failure. A total of ten full-scale FRP-plated RC beams were tested. The test results show that both the ultimate load and the ductility of the beams were enhanced by the U-jackets. Among the forms of U-jackets explored, those inclined at 45o are the most effective.

Analytical model for bar-end cover separation failure in RC beams strengthened with near-surface mounted FRP

The flexural performance of RC beams can be improved using the near-surface mounted (NSM) FRP strengthening technique. A likely failure mode of such FRP-strengthened RC beams is bar-end cover separation which involves the detachment of the NSM FRP reinforcement together with the concrete cover along the level of the steel tension reinforcement. This paper presents a new analytical strength model for this failure mode. The proposed strength model and two existing strength models for this failure mode are compared with test results to demonstrate the superior performance of the new analytical model.

The effects of lichen cover upon the rate of solutional weathering of limestone

The contribution of lichens to the biomodification of limestone surfaces is an area of conflict within bioweathering studies, with some researchers suggesting a protective effect induced by lichen coverage and others a deteriorative effect induced by the same organisms.Data are reported demonstrating the potential role of endolithic lichen, in particular of Bagliettoa baldensis, in the active protection of Carboniferous limestone surfaces from rainfall-induced solutional weathering. During a 12-month microcatchment exposure period in the west of Northern Ireland, average dissolutional losses of calciumare greater from a lichen-free limestone surface compared with a predominantly endolithic lichen-covered surface by just under 1.25 times. During colderwintermonths, the lichen free surface experiences calcium loss almost 1.5 times greater than the lichen-covered surface. Using extrapolation to upscale from the micro-catchment sample scale, for the year of sample exposure, the rate of calcium loss is 1.001 g m−2 a−1 from lichen-covered limestone surfaces and 1.228 gm−2 a−1 from lichen-free bare limestone surfaces. This research has implications for our understanding of karst environments, the contribution of lichens to karren development and the conservation of lichen-colonised dimension stone within a cultural setting.

Estratégias para a valorização do coberto vegetal da Ilha de Porto Santo

No presente trabalho desenvolveram-se estudos visando a valorização do coberto vegetal da Ilha de Porto Santo, através de duas metodologias de investigação complementares: a) preservação e reintrodução na Ilha de uma espécie endémica e em risco do Arquipélago da Madeira (Olea maderensis) e de uma espécie naturalizada (Olea europaea ssp. europaea var. sylvestris), recorrendo para o efeito a técnicas de biotecnologia (micropropagação); b) análise da percepção da comunidade local e visitante sobre o fenómeno da desertificação e a valorização do coberto vegetal bem como a sua aceitação relativamente à aplicação de técnicas de biotecnologia (para micropropagar e reintroduzir espécies de oliveira na Ilha) para minimização do processo de desertificação. A dissertação estrutura-se em quatro partes principais. A Parte I caracteriza a Ilha de Porto Santo em termos geográficos, geológicos, climáticos, sócio-economicos e do uso do solo. Enquadra, ainda, o problema da desertificação, através da caracterização/evolução do coberto vegetal ao longo dos anos. Finalmente apresentam-se os objectivos gerais deste estudo. A Parte II centra-se no desenvolvimento de metodologias no âmbito da biotecnologia vegetal para propagação de espécies de O. maderensis e O. europaea ssp. europaea var. sylvestris. em larga escala. Esta parte está dividida em seis capítulos. O Capítulo II.1 aborda a distribuição geográfica das espécies de oliveira e faz uma revisão bibliográfica dos aspectos mais importantes da micropropagação de oliveira (O. europaea L.), principalmente através da micropropagação por estimulação de gomos axilares. No final deste capítulo apresentam-se os objectivos específicos desta investigação. No Capítulo II.2 faz-se a caracterização genética de genótipos de O. maderensis do Arquipélago da Madeira através da análise da ploidia e do conteúdo em DNA por citometria de fluxo (FCM) e através da detecção de polimorfismos por análise de microssatélites (SSR). Nesta análise usaram-se ainda outros genótipos, nomeadamente: O. europaea ssp. europaea var. sylvestris, O. cerasiformes e O. europaea ssp. europaea var. europaea. Este estudo contribuiu para uma melhor caracterização desta espécie e permitiu a detecção de um nível de ploidia novo no género Olea (tetraploidia). O Capítulo II.3 descreve a optimização das condições de cultura in vitro (e.g. desinfecção, meio de cultura e enraizamento) para propagar e preservar a O. maderensis. Avalia-se ainda a “performance” dos rebentos in vitro (taxas de crescimento, avaliação da aparência das folhas e estudos fisiológicos), de modo a confirmar a optimização das condições de propagação. Neste capítulo define-se um meio novo (OMG) para propagação desta espécie endémica. O Capítulo II.4 descreve dois protocolos de micropropagação e aclimatização de ambas as espécies (O. maderensis e O. europaea ssp. europaea var. sylvestris) e a qualidade das plantas (“true-to-type”) é avaliada através da possível ocorrência de variabilidade genética através de FCM (ploidia) e SSRs. O Capítulo II.5 descreve um protocolo eficiente de aclimatização ao campo de O. maderensis e avalia a “performance” das plantas micropropagadas no campo através da análise de parâmetros fisiológicos durante o processo. O Capítulo II.6 apresenta os estudos em curso relativamente às plantas de O. maderensis em aclimatização no campo, bem como a introdução de plantas micropropagadas num outro local da Ilha com um maior grau de degradação dos solos. Estas estratégias estão a ser aplicadas juntamente com a DRFRAM, no âmbito de programas de florestação em curso. Finalmente é realçada a necessidade de estudos semelhantes com outras espécies nativas. Na Parte III, são apresentados os estudos sobre a percepção da comunidade local relativamente à valorização do coberto vegetal para a minimização dos processos de degradação dos solos/desertificação. A introdução faz o enquadramento teórico sobre o fenómeno da desertificação, particularmente na Ilha de Porto Santo e sobre a percepção social da desertificação. São ainda apresentados os objectivos específicos desta investigação. A metodologia adoptada recorreu à aplicação de inquéritos por questionário à população residente e aos visitantes da Ilha de Porto Santo e ainda a realização de inquéritos por entrevista a algumas entidades e especialistas. Estes estudos permitiram verificar que existe uma nítida consciência da situação de risco da ilha, das medidas tomadas e a tomar e da premência da resolução do problema. Face ao recurso de estratégias alternativas envolvendo biotecnologia, e apesar de existir algum desconhecimento, concluiu-se ainda que a população manifesta aceitação, desde que essas estratégias valorizem o coberto vegetal e, assim, ajudem a combater a degradação biofísica dos solos. Finalmente são apresentadas as conclusões e algumas recomendações. Na Parte IV apresentam-se as conclusões gerais e perspectivas futuras, onde o potencial ambiental destas oliveiras bravas micropropagadas é destacado, bem como é considerado o alargamento da aplicação destas estratégias a outras espécies indígenas em risco, nesta Ilha (e noutros locais). São ainda resumidas as principais visões da população e das entidades e dos especialistas que poderão contribuir para apoiar a elaboração de medidas de mitigação e prevenção no combate ao processo de degradação dos solos/desertificação em curso.

Biologia e biotecnologia vegetal numa perspectiva de sustentabilidade

A importância de áreas científicas, como biologia e biotecnologia na vida humana é cada vez mais reconhecida. Assim, é necessário que professores, actuais e futuros, e investigadores desenvolvam programas de formação/investigação orientados para a compreensão de conteúdos científicos e questionamento da natureza destas áreas e, simultaneamente, para utilizações conscienciosas de conhecimento científico na vida prática. É neste quadro que se insere a investigação realizada e apresentada na presente dissertação. Para responder à questão central:”Como proporcionar formação em biologia e biotecnologia para o mundo contemporâneo a alunos futuros professores de ciências?”, a investigação envolveu dois percursos gerais de trabalho: i) Autoformação em biologia e biotecnologia vegetal numa perspectiva investigativa e ii) Desenvolvimento de percursos investigativos em formação inicial de professores de ciências para o Ensino Básico, envolvendo temáticas actuais relacionadas com biologia e biotecnologia. Globalmente, a investigação baseou-se em três pressupostos: 1º) É oportuno e necessário mobilizar conhecimentos oriundos da investigação científica actual em biologia e biotecnologia para conceber, planear e desenvolver actividades de formação inicial de professores de ciências, 2º) O perfil profissional de professores envolvidos em formação inicial de professores de ciências deve integrar competências científicas, desenvolvidas em trabalho investigativo e 3º). Aos alunos-futuros professores de ciências devem proporcionar-se oportunidades para desenvolverem reflexão epistemológica e trabalho investigativo, para mobilizarem adequadamente conhecimento oriundo de investigação científica actual e desenvolverem competências na tripla perspectiva de educação sobre ciências, pelas ciências e em ciências. A autoformação desenvolveu-se no âmbito de dois projectos em biologia e biotecnologia vegetal, designadamente, Toxicidade do chumbo em alface, onde se testou o efeito do chumbo em alface (Lactuca sativa), e Micropropagação de zimbro, onde se implementaram metodologias de micropropagação/clonagem de uma espécie em risco em Porto Santo, Juniperus Phoenicea. O desenvolvimento de percursos investigativos, com e por alunos-futuros professores de ciências, efectuou-se no âmbito de uma disciplina de um curso de licenciatura em Ciências da Natureza e Matemática para o 2º ciclo do Ensino Básico. Estes percursos compreenderam reflexão epistemológica e o desenvolvimento de trabalho investigativo que envolveu um conjunto de estratégias e recursos, incorporando conteúdos de toxicologia ambiental e de biotecnologia vegetal numa perspectiva de inter-relações ciência, tecnologia e sociedade. Os resultados relativos ao desenvolvimento destes percursos investigativos evidenciaram o interesse e importância de se desenvolverem em temáticas científicas actuais e relevantes para o mundo contemporâneo, como via de autoformação, por um lado, e como estratégia de formação de alunos-futuros professores de ciências, orientada por preocupações de educação para o desenvolvimento sustentável, por outro. Simultaneamente, permitiram que todos os intervenientes, em particular os alunos-futuros professores de ciências, aprofundassem conhecimentos sobre contextos e processos envolvidos em formação em biologia e biotecnologia para o mundo contemporâneo e identificassem implicações para a formação de professores. Permitiram, ainda, apontar sugestões para investigação futura neste domínio.