Development and Evaluation of a Portable Device for Measuring Curling and Warping in Concrete Pavements, 2016

Portland cement concrete (PCC) pavement undergoes repeated environmental load-related deflection resulting from temperature and moisture variations across pavement depth. This has been recognized as resulting in PCC pavement curling and warping since the mid-1920s. Slab curvature can be further magnified under repeated traffic loads and may ultimately lead to fatigue failures, including top-down and bottom-up transverse, longitudinal, and corner cracking. It is therefore significant to measure the “true” degree of curling and warping in PCC pavements, not only for quality control (QC) and quality assurance (QA) purposes, but also for better understanding of its relationship to long-term pavement performance. Although several approaches and devices—including linear variable differential transducers (LVDTs), digital indicators, and some profilers—have been proposed for measuring curling and warping, their application in the field is subject to cost, inconvenience, and complexity of operation. This research therefore explores developing an economical and simple device for measuring curling and warping in concrete pavements with accuracy comparable to or better than existing methodologies. Technical requirements were identified to establish assessment criteria for development, and field tests were conducted to modify the device to further enhancement. The finalized device is about 12 inches in height and 18 pounds in weight, and its manufacturing cost is just $320. Detailed development procedures and evaluation results for the new curling and warping measuring device are presented and discussed, with a focus on achieving reliable curling and warping measurements in a cost effective manner.

Embankment Quality and Assessment of Moisture Control Implementation, TR-677, 2016

A specification for contractor moisture quality control (QC) in roadway embankment construction has been in use for approximately 10 years in Iowa on about 190 projects. The use of this QC specification and the development of the soils certification program for the Iowa Department of Transportation (DOT) originated from Iowa Highway Research Board (IHRB) embankment quality research projects. Since this research, the Iowa DOT has applied compaction with moisture control on most embankment work under pavements. This study set out to independently evaluate the actual quality of compaction using the current specifications. Results show that Proctor tests conducted by Iowa State University (ISU) using representative material obtained from each test section where field testing was conducted had optimum moisture contents and maximum dry densities that are different from what was selected by the Iowa DOT for QC/quality assurance (QA) testing. Comparisons between the measured and selected values showed a standard error of 2.9 lb/ft3 for maximum dry density and 2.1% for optimum moisture content. The difference in optimum moisture content was as high as 4% and the difference in maximum dry density was as high as 6.5 lb/ft3 . The difference at most test locations, however, were within the allowable variation suggested in AASHTO T 99 for test results between different laboratories. The ISU testing results showed higher rates of data outside of the target limits specified based on the available contractor QC data for cohesive materials. Also, during construction observations, wet fill materials were often observed. Several test points indicated that materials were placed and accepted at wet of the target moisture contents. The statistical analysis results indicate that the results obtained from this study showed improvements over results from previous embankment quality research projects (TR-401 Phases I through III and TR-492) in terms of the percentage of data that fell within the specification limits. Although there was evidence of improvement, QC/QA results are not consistently meeting the target limits/values. Recommendations are provided in this report for Iowa DOT consideration with three proposed options for improvements to the current specifications. Option 1 provides enhancements to current specifications in terms of material-dependent control limits, training, sampling, and process control. Option 2 addresses development of alternative specifications that incorporate dynamic cone penetrometer or light weight deflectometer testing into QC/QA. Option 3 addresses incorporating calibrated intelligent compaction measurements into QC/QA.

Shelf life and sensory assessment of tilapia quenelle during frozen storage

The objective of this work was to evaluate the shelf life and sensory attributes of tilapia quenelle. Treatments consisted of two types of packages - polyethylene zipper (retort pouch) (QA) and polyethylene waxed paper box (QB) - stored at -18ºC for 120 days. Tilapia quenelle was stable for all parameters established by Brazilian legislation. Average values of the evaluated attributes in different packages, during storage, showed no significant difference, except for the "refrigeration" flavor. However, during the storage period, there were significant differences for sensory attributes, as "moist appearance", fish and product aroma, and off flavors of "mud" and "refrigeration". Preserving product quality as for its sensory attributes, during storage, shows that tilapia quenelle is a convenience product and contributes to the increase of fish consumption.

Multi-scale systems analysis of plant development : beyond cellular signaling and tissue morphodynamics

Les plantes sont essentielles pour les sociétés humaines. Notre alimentation quotidienne, les matériaux de constructions et les sources énergétiques dérivent de la biomasse végétale. En revanche, la compréhension des multiples aspects développementaux des plantes est encore peu exploitée et représente un sujet de recherche majeur pour la science. L'émergence des technologies à haut débit pour le séquençage de génome à grande échelle ou l'imagerie de haute résolution permet à présent de produire des quantités énormes d'information. L'analyse informatique est une façon d'intégrer ces données et de réduire la complexité apparente vers une échelle d'abstraction appropriée, dont la finalité est de fournir des perspectives de recherches ciblées. Ceci représente la raison première de cette thèse. En d'autres termes, nous appliquons des méthodes descriptives et prédictives combinées à des simulations numériques afin d'apporter des solutions originales à des problèmes relatifs à la morphogénèse à l'échelle de la cellule et de l'organe. Nous nous sommes fixés parmi les objectifs principaux de cette thèse d'élucider de quelle manière l'interaction croisée des phytohormones auxine et brassinosteroïdes (BRs) détermine la croissance de la cellule dans la racine du méristème apical d'Arabidopsis thaliana, l'organisme modèle de référence pour les études moléculaires en plantes. Pour reconstruire le réseau de signalement cellulaire, nous avons extrait de la littérature les informations pertinentes concernant les relations entre les protéines impliquées dans la transduction des signaux hormonaux. Le réseau a ensuite été modélisé en utilisant un formalisme logique et qualitatif pour pallier l'absence de données quantitatives. Tout d'abord, Les résultats ont permis de confirmer que l'auxine et les BRs agissent en synergie pour contrôler la croissance de la cellule, puis, d'expliquer des observations phénotypiques paradoxales et au final, de mettre à jour une interaction clef entre deux protéines dans la maintenance du méristème de la racine. Une étude ultérieure chez la plante modèle Brachypodium dystachion (Brachypo- dium) a révélé l'ajustement du réseau d'interaction croisée entre auxine et éthylène par rapport à Arabidopsis. Chez ce dernier, interférer avec la biosynthèse de l'auxine mène à la formation d'une racine courte. Néanmoins, nous avons isolé chez Brachypodium un mutant hypomorphique dans la biosynthèse de l'auxine qui affiche une racine plus longue. Nous avons alors conduit une analyse morphométrique qui a confirmé que des cellules plus anisotropique (plus fines et longues) sont à l'origine de ce phénotype racinaire. Des analyses plus approfondies ont démontré que la différence phénotypique entre Brachypodium et Arabidopsis s'explique par une inversion de la fonction régulatrice dans la relation entre le réseau de signalisation par l'éthylène et la biosynthèse de l'auxine. L'analyse morphométrique utilisée dans l'étude précédente exploite le pipeline de traitement d'image de notre méthode d'histologie quantitative. Pendant la croissance secondaire, la symétrie bilatérale de l'hypocotyle est remplacée par une symétrie radiale et une organisation concentrique des tissus constitutifs. Ces tissus sont initialement composés d'une douzaine de cellules mais peuvent aisément atteindre des dizaines de milliers dans les derniers stades du développement. Cette échelle dépasse largement le seuil d'investigation par les moyens dits 'traditionnels' comme l'imagerie directe de tissus en profondeur. L'étude de ce système pendant cette phase de développement ne peut se faire qu'en réalisant des coupes fines de l'organe, ce qui empêche une compréhension des phénomènes cellulaires dynamiques sous-jacents. Nous y avons remédié en proposant une stratégie originale nommée, histologie quantitative. De fait, nous avons extrait l'information contenue dans des images de très haute résolution de sections transverses d'hypocotyles en utilisant un pipeline d'analyse et de segmentation d'image à grande échelle. Nous l'avons ensuite combiné avec un algorithme de reconnaissance automatique des cellules. Cet outil nous a permis de réaliser une description quantitative de la progression de la croissance secondaire révélant des schémas développementales non-apparents avec une inspection visuelle classique. La formation de pôle de phloèmes en structure répétée et espacée entre eux d'une longueur constante illustre les bénéfices de notre approche. Par ailleurs, l'exploitation approfondie de ces résultats a montré un changement de croissance anisotropique des cellules du cambium et du phloème qui semble en phase avec l'expansion du xylème. Combinant des outils génétiques et de la modélisation biomécanique, nous avons démontré que seule la croissance plus rapide des tissus internes peut produire une réorientation de l'axe de croissance anisotropique des tissus périphériques. Cette prédiction a été confirmée par le calcul du ratio des taux de croissance du xylème et du phloème au cours de développement secondaire ; des ratios élevés sont effectivement observés et concomitant à l'établissement progressif et tangentiel du cambium. Ces résultats suggèrent un mécanisme d'auto-organisation établi par un gradient de division méristématique qui génèrent une distribution de contraintes mécaniques. Ceci réoriente la croissance anisotropique des tissus périphériques pour supporter la croissance secondaire. - Plants are essential for human society, because our daily food, construction materials and sustainable energy are derived from plant biomass. Yet, despite this importance, the multiple developmental aspects of plants are still poorly understood and represent a major challenge for science. With the emergence of high throughput devices for genome sequencing and high-resolution imaging, data has never been so easy to collect, generating huge amounts of information. Computational analysis is one way to integrate those data and to decrease the apparent complexity towards an appropriate scale of abstraction with the aim to eventually provide new answers and direct further research perspectives. This is the motivation behind this thesis work, i.e. the application of descriptive and predictive analytics combined with computational modeling to answer problems that revolve around morphogenesis at the subcellular and organ scale. One of the goals of this thesis is to elucidate how the auxin-brassinosteroid phytohormone interaction determines the cell growth in the root apical meristem of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), the plant model of reference for molecular studies. The pertinent information about signaling protein relationships was obtained through the literature to reconstruct the entire hormonal crosstalk. Due to a lack of quantitative information, we employed a qualitative modeling formalism. This work permitted to confirm the synergistic effect of the hormonal crosstalk on cell elongation, to explain some of our paradoxical mutant phenotypes and to predict a novel interaction between the BREVIS RADIX (BRX) protein and the transcription factor MONOPTEROS (MP),which turned out to be critical for the maintenance of the root meristem. On the same subcellular scale, another study in the monocot model Brachypodium dystachion (Brachypodium) revealed an alternative wiring of auxin-ethylene crosstalk as compared to Arabidopsis. In the latter, increasing interference with auxin biosynthesis results in progressively shorter roots. By contrast, a hypomorphic Brachypodium mutant isolated in this study in an enzyme of the auxin biosynthesis pathway displayed a dramatically longer seminal root. Our morphometric analysis confirmed that more anisotropic cells (thinner and longer) are principally responsible for the mutant root phenotype. Further characterization pointed towards an inverted regulatory logic in the relation between ethylene signaling and auxin biosynthesis in Brachypodium as compared to Arabidopsis, which explains the phenotypic discrepancy. Finally, the morphometric analysis of hypocotyl secondary growth that we applied in this study was performed with the image-processing pipeline of our quantitative histology method. During its secondary growth, the hypocotyl reorganizes its primary bilateral symmetry to a radial symmetry of highly specialized tissues comprising several thousand cells, starting with a few dozens. However, such a scale only permits observations in thin cross-sections, severely hampering a comprehensive analysis of the morphodynamics involved. Our quantitative histology strategy overcomes this limitation. We acquired hypocotyl cross-sections from tiled high-resolution images and extracted their information content using custom high-throughput image processing and segmentation. Coupled with an automated cell type recognition algorithm, it allows precise quantitative characterization of vascular development and reveals developmental patterns that were not evident from visual inspection, for example the steady interspace distance of the phloem poles. Further analyses indicated a change in growth anisotropy of cambial and phloem cells, which appeared in phase with the expansion of xylem. Combining genetic tools and computational modeling, we showed that the reorientation of growth anisotropy axis of peripheral tissue layers only occurs when the growth rate of central tissue is higher than the peripheral one. This was confirmed by the calculation of the ratio of the growth rate xylem to phloem throughout secondary growth. High ratios are indeed observed and concomitant with the homogenization of cambium anisotropy. These results suggest a self-organization mechanism, promoted by a gradient of division in the cambium that generates a pattern of mechanical constraints. This, in turn, reorients the growth anisotropy of peripheral tissues to sustain the secondary growth.

Revegetació de talussos d'una explotació carbonífera mitjançant materials de rebuig

En aquest treball s'avalua la rehabilitació dels talussos d'una explotació minera carbonífera utilitzant materials de rebuig de la pròpia explotació i provinents d'activitats ramaderes (purins de porc) o urbanes (llots de depuradora), en un ambient àrid del Baix Segre. Les variables analitzades foren el tipus i recobriment vegetals, la penetromia i la salinitat del substrat, i la salinitat, els nitrats i els sediments dels efluents. Els resultats indiquen que és possible rehabilitar els runams en aquests medis, assolint recobriments vegetals fins al 50 % sense que se'n derivin efectes ambientals negatius importants. Taxes altes puntuals d'erosió poden controlar-se amb un disseny adient dels talussos. L'aplicació superficial de purí no té efectes antiencrostants. La moderada salinitat dels substrats condiciona l'establiment de vegetació halòfila.

Erosió hídrica en vinya per a producció de vi d'alta qualitat en zona mediterrània (Anoia-Penedès): quantificació de les pèrdues de nutrients per erosió del sòl i implicacions

La vinya, malgrat que no és una planta exigent pel que fa als sòls, es veu afectada per la pèrdua de sed per causa de l'erosió hídrica. En aquest treball es presenten uns primers resultats de mesures de pèrdues de sed en condicions reals de camp. Les parcel les control són de grans dimensions, conreades segons els costums de la zona. Com a referencia es prenen les pèrdues de sòl mitjanes, calculades a partir de l'USLE, per al conreu de vinya. Es determinen, a més de les pèrdues globals de sòlids, les de nutrients que això comporta. Tenint en compte que la metodologia emprada en el camp i en el laboratori condueix a resultats per defecte, les pèrdues mesurades del període de l'any de màximes pluges (tardor) són, de mitjana, de 13 Mg ha-1 en un sistema de cultiu tradicional i fins a 100 Mg ha-1 en un sistema de cultiu emparrat. La importància del problema a curt termini encareix els factors de producció i fa perillar la sostenibilitat de la vinya a llarg termini.

Cartografia detallada de sòls en àrees de regadiu de Catalunya

La superfície regada a Catalunya és d'unes 260.00 ha. aproximadament, la qual constitueix el 26 % de l'àrea conreada i el 8 % de l'àrea total; tot i així, en l'àrea regada es produeix, aproximadament, el 68 % del producte final agrari. El pes econòmic de l'àrea regada, la facilitat més gran per introduir noves tecnologies amb una rendibilitat superior i la necessitat que tenen les mateixes tecnologies de disposar d'una informació de base van fer aconsellable iniciar les tasques de cartografia de sòls del Departament d'Agricultura, Ramaderia i Pesca (DARP) en les àrees indicades. La naturalesa del problema plantejat, consistent bàsicament en l'aplicació de tecnologia agrícola (programació de regs, utilització de l'aigua de reg sota condicions de salinitat-sodicitat, plans de fertilització, reg de sòls guixencs, i selecció de sòls segons l'aptitud per als cultius, etc.), i també la grandària de les explotacions i parcel·les, obliguen a disposar d'una acurada informació quantitativa i a plantejar una cartografia de sòls detallada. En aquest treball s'exposen els estudis realitzats fins ara sobre cartografia de sòls i les aplicacions que s'han efectuat o que es preveu que s'efectuaran en un termini curt. Es comenta la problemàtica sorgida en el transcurs de la realització d'aquests treballs cartogràfics, es revisen les aplicacions dutes a terme i les dificultats que s'han trobat en la transmissió i la transferència de la informació generada al sector agrari en general i als tècnics de l'Administració.

Denominació d'horitzons genètics (i capes)

En aquest treball es presenta una proposta per a la denominació d'horitzons genètics dels sòls de Catalunya, recollint especialment el cas de la gènesi dels que s'han desenvolupat sobre materials originaris rics en carbonatats i guix. Al llarg del document s'expliciten els criteris de denominació i les regles nomenclaturals adoptades, com també la utilització dels subíndexs per indicar els processos edafics i les propietats dels horitzons. Finalment, es presenta un conjunt de denominacions per als horitzons més freqüentment trobats a Catalunya.

Publicacions sobre farratges i pastures a Catalunya (1800-2004)

A causa de la ràpida evolució de la tecnologia, una gran quantitat de publicacions sobre pastures i farratges fetes a Catalunya han quedat oblidades. S’aprofita l’oportunitat de participar en el projecte «Tipificación, cartogra- fía y evolución de los pastos españoles (1800-2004)» per posar al dia la revisió bibliogràfica.Amb la nostra recerca s’han trobat 316 articles o llibres sobre cultius farratgers i 159 sobre prats i pastures que en aquest treball es presenten ordenats per cultius.