First-principles periodic calculation of four-body spin terms in high-Tc cuprate superconductors

A general mapping between the energy of pertinent magnetic solutions and the diagonal terms of the spin Hamiltonian in a local representation provides the first general framework to extract accurate values for the many body terms of extended spin Hamiltonians from periodic first-principle calculations. Estimates of these terms for La2CuO4, the paradigm of high-Tc superconductor parent compounds, and for the SrCu2O3 ladder compound are reported. For La2CuO4, present results support experimental evidence by Toader et al. [Phys. Rev. Lett. 94, 197202 (2005)]. For SrCu2O3 even larger four-body spin amplitudes are found together with Jl/Jr=1 and non-negligible ferromagnetic interladder exchange.

First-principles periodic calculation of four-body spin terms in high-Tc Cuprate superconductors

A general mapping between the energy of pertinent magnetic solutions and the diagonal terms of the spin Hamiltonian in a local representation provides the first general framework to extract accurate values for the many body terms of extended spin Hamiltonians from periodic first-principle calculations. Estimates of these terms for La2CuO4, the paradigm of high-Tc superconductor parent compounds, and for the SrCu2O3 ladder compound are reported. For La2CuO4, present results support experimental evidence by Toader et al. [Phys. Rev. Lett. 94, 197202 (2005)]. For SrCu2O3 even larger four-body spin amplitudes are found together with Jl/Jr=1 and non-negligible ferromagnetic interladder exchange.

Ab initio theoretical comparative study of magnetic coupling in KNiF3 and K2NiF4s

The origin of magnetic coupling in KNiF3 and K2 NiF4 is studied by means of an ab initio cluster model approach. By a detailed study of the mapping between eigenstates of the exact nonrelativistic and spin model Hamiltonians it is possible to obtain the magnetic coupling constant J and to compare ab initio cluster-model values with those resulting from ab initio periodic Hartree-Fock calculations. This comparison shows that J is strongly determined by two-body interactions; this is a surprising and unexpected result. The importance of the ligands surrounding the basic metal-ligand-metal interacting unit is reexamined by using two different partitions and the constrained space orbital variation method of analysis. This decomposition enables us to show that this effect is basically environmental. Finally, dynamical electronic correlation effects have found to be critical in determining the final value of the magnetic coupling constant.

Evaluation of Fly Ash in Portland Cement Concrete Pavement in Monona County, Iowa, HR-200, 1980

The primary objectives of this research project were: 1. Determine and recommend solutions for problems relating to shipping, storing and batching of fly ash. 2. Establish a procedure for batching, mixing and placing uniform concrete with specified air content and consistency. 3. Demonstrate that concrete of comparable quality can be produced.

Microfiltración en restauraciones clase II de composite fotopolimerizadas a través de un cono transparente

Estudios clínicos han demostrado la existencia de importantes problemas cuando el composite es utilizado en restauraciones posteriores. Dentro de ellos cabe destacar la contracción del material y la microfiltración. Una adecuada fotopolimerización de la resina influye positivamente en el resultado final de la restauración. La utilización de un cono transparente de plástico ha sido sugerido por algunos autores como un procedimiento para mejorar la fotopolimerización de la resina a nivel del área gingival en las restauraciones clase II de composite, lográndose un aumento en la dureza y nivel de conversión del material, así como una disminución de la brecha entre la restauración y las paredes cavitarias a ese nivel. En el presente trabajo se investigaron los efectos de la utilización del cono transparente propuesto por Ericson en 1987, en la fotopolimerización de la resina y sus consecuencias en la microfiltración. Los resultados mostraron una leve tendencia a la disminución de la microfiltración en el área cervical de las restauraciones clase II cuando el cono fue utilizado, aunque sin diferencias significativas respecto a la técnica convencional.

Evaluation of Carbide Waste Lime for Soil Stabilization, Progress Report, HR-111

A lime by-product from the manufacture of acetylene from calcium carbide will be commercially available in Iowa. Since the cost of carbide waste lime f.o.b. source is only about half that of ordinary commercial lime, this material was investigated for potential uses in soil stabilization. The by-product lime is calcium hydroxide in a water slurry with approximately 40% solid concentration. Its effectiveness at stabilizing soils was checked by comparing with commercial high-calcium and dolomitic monohydrate varieties of lime. This was done by soil strength and plasticity tests in addition to studies of the reaction products by X-ray diffraction and chemical methods.

Radiation protection education and training in several ionising radiation applications

Ionising radiation (IR) applications are quiet common among several areas of knowledge, medicine or industry. Medical X-rays, Nuclear Medicine, Xrays used in non-destructive testing or applications in research are a few examples. These radiations originate from radioactive materials or radiation emitting devices. Radiation Protection education and training (E&T) is of paramount importance to work safely in areas that imply the use of IR. TheTechnical Unit for Radiation Protection at the University of Barcelona has anextensive expertise in basic, initial and refresher training, in general or specificareas, as well as in courses validated by the Spanish Nuclear Safety Council orto satisfy specific needs with bespoke courses. These specific customer needsare evaluated and on-site courses can also be carried out.

Evaluation of the Consolid System of Soil Stabilization, MLR-86-10, 1987

The Consolid System by American Consolid Inc. is a three product system that, according to product literature, "enables any soil, found anywhere, to be upgraded to achieve better characteristics necessary in improving road life and quality". Consolid was evaluated along with mixes of cement-fly ash and hydrated lime on two soils. The soils were an A-2-4(0) with zero plasticity index and an A-7-8(18) with a 31 plasticity index. American Consolid Inc. recommended an application rate of 0.10% Consolid 444 and 1.00% Conservex by dry soil weight. The application rate chosen for cement-fly ash was 5% cement and 15% fly ash and for hydrated lime it was 6.5%. Testing involved triaxial testing of specimens after water soaking, unconfined compressive strength of specimens before and after water soaking, and freeze and thaw testing of specimens after water soaking. All specimens were compacted to standard proctor at optimum moisture. The cement-fly ash treated mixes had the highest strength and durability followed by the hydrated lime treated mixes.

Evaluation of the Baladi Indirect Tensile Apparatus, MLR-89-08, 1990

Dr. Gilbert Y. Baladi of Michigan State University has developed a new device intended for reliable determination of asphalt concrete mechanical properties such as Poisson's ratio, resilient modulus, and indirect tensile strength. The device is the result of an effort to improve upon procedures and equipment currently available for evaluation of mechanical properties. A duplicate of this device was fabricated in the Iowa Department of Transportation, Materials Lab Machine Shop in 1989. This report details the results of an evaluation of the effectiveness of the device in testing Marshall specimens for indirect tensile strength as compared to results obtained with standard equipment described in AASHTO T-283. Conclusions of the report are: l. Results obtained with the Baladi device average 6 to 8 percent higher than those obtained with the standard device. 2. The standard device exhibited a slightly greater degree of precision than did the Baladi device. 3. The Baladi device is easier and quicker to use than the standard apparatus. 4. It may be possible to estimate indirect tensile strength from the stability/flow ratio by dividing by factors of 1.8 and 1.5 for 50 blow and 75 blow mixes respectively.

Evaluation of PCC Specification Changes Impact on Durability: 1992 - 1997 Core Study, MLR-98-06, 2005

In 1990, early distress had shown up on US 20 in Hamilton/Webster counties, three years after paving. Since that time, over a dozen more projects, constructed between 1984 and 1994, have been found to exhibit similar early distress. Several changes to the concrete and Portland cement specifications occurred in 1994 and 1996. This study was undertaken to investigate in place concrete pavements before and after specification changes were implemented. The objective of this research is to evaluate the impact of Portland cement and concrete specification changes made in 1994 and 1996 on PCC durability. Cores were obtained in 1998 and 2003 from projects constructed in 1992, before specification changes, and 1997 after specification changes. The following is a brief summary of the conclusions: 1. The pavements in the study constructed under the new specifications are performing much better after 5 years of service than the pavements constructed under the old specifications. 2. According to ISU, micro-cracking is evident in all concrete that has been in service, due to thermal stresses and loading stresses. Also, the low vacuum SEM will desiccate the concrete enough to cause micro-cracking. The SEM should not be used as a tool to indicate micro-cracking. 3. Use of Type II cement (C3A <8%) and a 3.0% SO3 limit does not completely eliminate ettringite infilling in air voids, as indicated in the bottom of the 1997 cores. 4. In areas of high moisture (bottom of the core), infilling is present in most of the 1997 cores. 5. Low air content and high spacing factor in the top of 1992 cores apparently causes F/T cycling cracking and then increased moisture paths from cracking causes infilling. 6. Use of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) and fly ash reduces ettringite infilling either by diluting the aluminate (C3A) or lowering permeability, which slows ingress of moisture. 7. The specification changes that made the biggest impact on pavement durability are the limits on vibration and increase in air content in September 1994. 8. Investigations of cores from pavements placed in 2002 and 2003 indicate improved air contents and spacing factors. In-place air content and spacing factors should be monitored to determine if appropriate air void parameters are being met.

Development of Non-Petroleum-Based Binders for Use in Flexible Pavements – Phase II, TR-650, 2015

Bio-binders can be utilized as asphalt modifiers, extenders, and replacements for conventional asphalt in bituminous binders. From the rheology results of Phase I of this project, it was found that the bio-binders tested had good performance, similar to conventional asphalt, except at low temperatures. Phase II of this project addresses this shortcoming and evaluates the Superpave performance of laboratory mixes produced with the enhanced bio-binders. The main objective of this research was to develop a bio-binder capable of replacing conventional asphalt in flexible pavements by incorporating ground tire rubber (GTR) into bio-oil derived from fast pyrolysis of agriculture and forestry residues. The chemical compatibility of the new bio-binder with GTR was assessed, and the low-temperature performance of the bio-binders was enhanced by the use of GTR. The newly developed binder, which consisted of 80 percent conventional binder and 20 percent rubber-modified bio-oil (85 percent bio-oil with 15 percent GTR), was used to produce mixes at two different air void contents, 4 and 7 percent. The laboratory performance test results showed that the performance of the newly developed bio-binder mixes is as good as or better than conventional asphalt mixes for fatigue cracking, rutting resistance, moisture sensitivity, and low-temperature cracking. These results need to be validated in field projects in order to demonstrate adequate performance for this innovative and sustainable technology for flexible pavements.

Valukappaleen ainetta rikkomattoman tarkastusprosessin kehittäminen

Ainetta rikkomattomien tarkastusten merkitys erityisesti valettujen kappaleiden valmistuksen yhteydessä on ratkaiseva koneenosan luotettavuuden varmistamisessa. Suurilujuuksiset kuormausnosturin kääntöpylväät ovat kriittisiä osia, joiden vaurioituminen aiheuttaa kustannuksia ja työturvallisuusriskin. Kuormainvalmistajat haluavat, että toimitetut kääntöpylväät täyttävät asetetut laatuvaatimukset, joihin kuuluu säröttömyyden varmistaminen tarkastamalla. Väsymisvaurioiden välttämiseksi kappaleiden pinnan virheettömyys on tarkastettava jollakin pintatarkastusmenetelmällä. Magneettijauhetarkastus on eräs käyttökelpoinen ja taloudellinen menetelmä kyseessä olevien teräsvalukappaleiden tarkastamisessa. Tähän työhön on koottu magneettijauhetarkastukseen (menetelmänä) liittyvää tietoa. Työssä on laadittu kääntöpylväisiin koneistuksia tekevän yrityksen käyttöön tarkastuksen yleisohje. Yrityksessä otetaan käyttöön uusi magneettijauhetarkastuslaitteisto. Tarkastusmenetelmä on fluoresoivamärkä menetelmä, jossa käytetään UV-valaistusta. Tarkastusohjeen tueksi on kuvattu vertailukuvasarja tarkastajien käyttöön. Suurin sallittava särönpituus on väsymisen kannalta tärkein yksittäinen tekijä ja siksi sen arvioinnin on oltava luotettavaa. Työturvallisuuteen on kiinnitetty erityistä huomiota, sillä asiakkaatovat usein kiinnostuneita paitsi itse tuotteesta, myös yrityksen toiminnallisesta laadusta. Yhtenä laadun mittarina voidaan pitää vahinkojen ja tapaturmien vähäisyyttä. Selkeät toimintaohjeet viestivät laatutietoisesta turvallisesta toiminnasta. Yrityksen laatukäsikirjaan on tehtävä lisäys pylväiden tarkastamisesta jatyöturvallisuudesta. Työssä on laadittu lisäyksestä ehdotus. Lisäksi työssä on pohdittu yrityksen ja työntekijöiden toimintaan liittyviä vastuukysymyksiä.

Laivan hitsattujen runkorakenteiden ainettarikkomattoman tarkastuksen ohjauksen ja valvonnan kehittäminen

Laivan rungonvalmistuksen laadunvarmistuksessa käytetään viranomaisten valvomia NDT-tarkastuksia vaatimustenmukaisuuden varmistamiseksi. Yleisimmin käytettävät NDT-tarkastusmenetelmät laivanrakennuksessa ovat visuaali-, röntgen-, ultraääni-, magneettijauhe- ja tunkeumanestetarkastukset. Diplomityön tavoitteena oli kehittää laivan hitsattujen runkorakenteiden ainettarikkomattoman tarkastuksen ohjausta ja valvontaa Aker Finnyards:n Turun telakalla. Työn alussa selvitettiin NDT-tarkastuksen ohjauksen ja valvonnannykytila ja tunnistettiin kehityskohteita. Tutkimusmenetelminä käytettiin työnmittausta ja havainnointitutkimusta. Merkittävimmiksi kehityskohteiksi havaittiinyleinen epätietoisuus NDT-tarkastuksista laivan runkoprosessissa, selkeän NDT-tarkastusten ohjausjärjestelmän puuttuminen sekä puutteellinen valvonta. Kehityskohteiden tunnistamisen perusteella luotiin toimintamalli NDT-tarkastusten ohjauksen ja valvonnan kehittämiseksi. Toimintamallissa on kuvattuna NDT-tarkastusprosessin tekijät ja informaatiovirrat. Toimintamalli on tarvittaessa päivitettävissä.

Mangaaniseosteisen duplex-teräksen hitsattavuus

Diplomityön tavoitteena oli selvittää mangaaniseosteisen LDX2101 duplex-teräksen ja LDX2101 hitsauslisäaineiden hitsausparametrit puikkohitsaus-, MAG-täytelankahitsaus- ja plasmahitsausprosessilla. Toisena tavoitteena oli selvittää lämmöntuonnin vaikutuksia hit-sausliitosten mekaanisiin ominaisuuksiin, iskusitkeyteen (-40 °C) ja ferriitti- / austeniittipitoi-suuksien jakaantumiseen. Tutkittavat hitsit olivat päittäishitsejä ja koelevyjen aineenpaksuus oli 6 mm. Koetulosten perusteella tehtiin hitsausohjeet kyseisille hitsausprosesseille. Työn kirjallisessa osassa on selvitetty yleisesti duplex-terästen käyttökohteita, mekaanisia ja kemiallisia ominaisuuksia sekä duplex-terästen korroosio-ominaisuuksia. Lisäksi on käsitelty eri hitsausprosesseja ja duplex-terästen hitsattavuutta, jossa selvitetään mm. terästen jähmet-tymistä, erkaumia ja faaseja, lämmöntuonnin vaikutuksia ja hitsausliitosten korroosionkestä-vyyttä. Teoriaosassa on kerrottu myös hitsausliitosten tarkastuksesta ja hitsiluokista. Työn kokeellisessa osassa esitellään kokeiden suoritus sekä ainetta rikkova ja ainetta rikko-maton tarkastus. Liitoksille suoritettava koestusohjelma noudatti pääosin menetelmäkoestan-dardin SFS-EN 15614-1 ohjetta. Hitseille tehtiin ainetta rikkomaton tarkastus, joka käsittää silmämääräisen tarkastuksen, pintatarkastuksen ja röntgentarkastuksen. Rikkovaa aineen-koetusta tehtiin sisältäen kovuusmittaukset, vetokokeet, taivutuskokeet jaiskusitkeyskokeet. Lisäksi valmistettiin metallografiset hieet, joita tutkimalla selvitettiin hitsausliitoksen metal-lurgiaa ja määriteltiin ferriitti- ja austeniittipitoisuudet. Kokeiden perusteella on laadittu hit-sausohjeet kullekin hitsausprosessille. Lisäksi kokeellisessa osassa on esitelty tulokset syö-pymäkokeesta, jossa selvitettiin eri materiaalien syöpymiskestävyyttä valkolipeäliuoksessa. Tutkimustuloksien perusteella LDX2102 duplex-materiaali onhyvin hitsattavaa laajalla hit-sausparametrialueella. Mekaaniset ominaisuudet, kuten lujuus- ja iskusitkeysarvot täyttävät materiaalistandardin SFS-EN10028-7 niille asettamat vaatimukset. Taivutussitkeys ja murto-venymät jäivät kuitenkin osalla koekappaleista vaatimustasoa alhaisemmiksi. Austeniitti- ja ferriittipitoisuudet vastaavat materiaalistandardin vaatimuksia.