Compositional and Mechanical Properties of Carbonate Rocks, HR-110, 1967

The research project, HR-110, was begun in the fall of 1964 to further investigate the compositional and mechanical properties of some of the carbonate rocks used as aggregate in portland cement concrete. Samples were taken only from those portions of the quarries that are used as aggregate in portland cement concrete by the Iowa State Highway Commission except where designated by commission personnel for purposes of evaluation of potential aggregate sources. Where practical, the samples were taken from each bed recognized by the Highway Commission geologists, and in most instances, the thicker beds were sampled at the top, middle, and bottom to detect any lithologic changes that escaped megascopic observation.

Iowa Field Conference on "D"-Cracking: Nov. 20 & 21, 1967

During the summer of 1963 the Materials Department noted the three to four ·year old concrete pavement on I-80 in Cass County was showing extensive surface cracking adjacent to joints and cracks. An examination of the pavement and a few cores from the cracked areas was made by the I.S.H.C. Materials Department and later by David Stark of the P.C.A. Additional surveys were conducted on other concrete pavement made with coarse aggregate from similar rock from two different sources. Blue-line cracking was found on some primary pavement and the indications of incipient cracks were seen on I-29 in Pottawattamie County, north of Council Bluffs. A good "D"-crack pattern is now evident. Surveys were then made of the entire Interstate concrete pavement. No other sections of Interstate were "D"-cracking, although some sections showed joint discoloration. None of these pavements, including the discolored sections, contained "D"-crack associated aggregates. At the same time as the Interstate survey additional pavements and sources were checked. Some "D"-cracking was noticed on certain sections of primary pavement 5-10 years old, in the vicinity of Waterloo and Cedar Rapids. The "D"-cracked pavement was from three aggregate sources, the Newton, Otis, and Burton Ave. quarries. Other pavements in this area that were older or from· different· coarse aggregate sources were not "D"-cracked. We believe that all the "D"-cracking is related, although dedolomitization is probably involved in the intermediate dolomite rocks.

The Relationship of Ferroan Dolomite Aggregate to Rapid Concrete Deterioration, HR-266, 1987

Some of Iowa's 13,200 miles of portland cement concrete (pcc) pavement have remained structurally sound for over 50 years while others have suffered premature deterioration. Research has shown that the type of coarse aggregate used in the pcc is the major cause of this premature deterioration. Some coarse aggregates for concrete exhibit a nonuniform performance history. They contribute to premature deterioration on heavily salted primary roadways while providing long maintenance-free life on unsalted secondary pavements. This inconsistency supports the premise that there are at least two mechanisms that contribute to the deterioration. Previous research has shown that one of these mechanisms is a bad pore system. The other is apparently a chemical reaction. The objective of this research is to develop simple rapid test methods to predict the durability of carbonate aggregate in pcc pavement. X-ray diffraction analyses of aggregate samples have been conducted on various beds from numerous quarries producing diffraction plots for more than 200 samples of dolomitic or dolomite aggregates. The crystalline structures of these dolomitic aggregates show maximum-intensity dolomite/ankerite peaks ranging from a d-spacing of 2.884 angstroms for good aggregates to a d-spacing of 2.914 angstroms for nondurable aggregates. If coarse aggregates with known bad pore systems are removed from this summary, the d-spacing values of the remaining aggregates correlate very well with expected service life. This may indicate that the iron substitution for magnesium in the dolomite crystal is associated with the instability of the ferroan dolomite aggregates in pcc pavement.

Parc de la Prehistòria Sis a Sidi Abderrahmane

Award-winning

Origin of needle fibre calcite (NFC) : a geochemical approach

ABSTRACTNeedle fibre calcite (NFC) is one of the most widespread habits of pedogenic calcite. It is a monocrystal of calcite, in the shape of a needle, with a diameter of one micron and a length between 4 and 103 times its width. NFC occurs in soils with different macroscopic and microscopic morphologies. Macroscopically, two main habits of NFC exist: "cotton ball'Mike clusters and as "powder" coating on pebbles inside the soil. It can also act as nucleation sites for precipitation of calcite cements of purely physicochemical origin (LCC - Late Calcitic Cement). Although many studies have been conducted on needle fibre calcite, its origin remains a subject of debate. The NFC having never been reproduced in the laboratory whatever the considered approach, the processes responsible for its precipitation as a so particular morphology remain unexplained. The shift between the length orientation of the needle crystal and the normal axis of calcite growth (c-axis) is also unresolved.Samples taken in two soils observed in quarries (Villiers and Savagnier) in the Swiss Jura Mountains are used to investigate the processes involved in the formation of these calcite crystals in pedogenic environments. Three groups of microscopic morphologies are distinguished: (i) simple needles (SN), (ii) simple needles with overgrowths (SNO), and (iii) simple needles with nanofibres (SNN), nanofibres being either organic or mineral in nature. These groups correspond to different stages in the formation and evolution of NFC.Comparison of carbon and oxygen isotope compositions of NFC with LCC, in relationship with the composition of the carbonate host rock (CHR), and the carbon isotope signature of dissolved inorganic carbon (DIC) from the soil waters, indicates that both NFC and LCC are precipitated in isotopic equilibrium with the soil solution. Similar Ô13C and Ô180 values of the elongated NFC and the rhombohedral calcite crystals of the LCC suggest that the precipitation of these different calcite habits is not due to changes in physicochemical conditions. The growth of NFC crystals inside an organic mould formed by the fungal hyphae could explain the formation of calcite ciystals in the shape of a needle in isotopic equilibrium with the local environment.Strontium and calcium isotope compositions of the three microscopic groups of NFC and LCC were also studied, in order to determine the origin of calcium (Ca2+) entrapped in the calcite lattice and to elucidate the processes responsible for the precipitation of NFC. The 87Sr/86Sr ratio of the SN is closer to the 87Sr/86Sr ratio of the carbonate host rock than the LCC, SNO, and SNN. This could be another clue for the formation of SN inside fungal hyphae, because fungi are known to dissolve the rocks to release and translocate through their hyphae nutrients necessary for their growth. SN and SNN are depleted in Sr and enriched in ^Ca compared to the LCC. In the context of Villiers quarry, where the two ciystal shapes precipitate at similar temperature (in a range of 0,6°C), such variations are the result of a slower precipitation rate of NFC, which is inconsistent with a purely physicochemically precipitated elongate crystal.Finally, NFC is enriched in major and trace elements (i.e. Fe, Zn, Cu, and Mo) compared to the LCC. This enrichment is ascribed to modification in precipitation processes between the NFC and LCC. Right now, it is not possible to preclude the influence of the particular shape of NFC or the biological influence. REEs are not fractionated in NFC, contrary to LCC. Thus, NFC does not precipitate from a percolation solution circulating downward the soil, which should lead to the fractionation of the REEs. As explained above, fungi, are able to dissolve and translocate nutrients. This kind of processes allows releasing elements in the soil solution without fractionation and could explain the particular chemical signature of NFC regarding the REEs.The geochemical approach to investigate the origin of NFC presented in this study does not allow providing direct clues to the fungal origin of NFC, but brings several new insights in the understanding of the formation of such a particular mineral, calcite needles, by precluding definitively their physicochemical origin.RESUMELa calcite en aiguilles (NFC) est l'une des formes les plus ubiquiste de calcite pédogénique. Il s'agit d'un monocrystal de calcite d'un diamètre d'un micron et d'une longueur 4 à 102 fois supérieure à sa largeur. A l'échelle macroscopique, la NFC a été observée sous deux principaux aspects : l'une « cotonneuse » et l'autre formant un mince croûte autour des graviers du sol. La NFC peut également servir de support à la nucléation de ciments secondaires précipités de manière purement physico-chimique (LCC). Malgré les nombreuses études menées sur la NFC, son origine demeure encore inconnue. A ce jour, aucune expérience en laboratoire n'a permis de créer de la calcite en aiguilles, et ce, quelque soit l'approche abordée. Par conséquent, les processus précis responsables de la précipitation calcite avec une telle morphologie restent inconnus. Le décalage existant entre l'axe d'allongement des aiguilles de calcite et l'axe normal de croissance de la calcite (axe c) reste inexpliqué.Des échantillons de NFC, LCC, roche mère, eau de pluie des différents horizons du sol ont été prélevés principalement au front de deux carrières de graviers, ainsi que dans un profil de sol adjacent à ces carrières, dans le but de mieux comprendre les processus à l'origine de la précipitation de calcite en forme d'aiguille. Trois micro-morphologies ont été distinguées: les aiguilles simples (SN), les aiguilles simples avec surcroissances calcitiques (SNO) et enfin les aiguilles simples avec nanofibres (SNN), celles-ci pouvant être de minérales ou organiques. Ces groupes, d'après nos résultats et les études antérieures pourraient correspondre à différentes étapes de formation de la calcite en aiguilles.Dans un premier temps, la comparaison des signatures isotopiques de la calcite en aiguilles, du LCC, de la roche mère et du carbone inorganique dissout dans la solution du sol (CID) indique que la NFC, tout comme le LCC, précipite en équilibre avec la solution du sol. Les valeurs similaires en Ô13C et δ180 de cristaux de calcite allongés (NFC) et rhombohédriques (LCC) formés dans un même milieu suggère que ces différences morphologiques ne peuvent pas être attribuées à des modifications purement physico-chimiques. La croissance de NFC à l'intérieur d'un moule organique comme les hyphes de champignons semble être la seule hypothèse plausible permettant d'expliquer la formation de monocrystaux allongés de calcite en équilibre avec leur environnement.La composition isotopique en strontium (Sr) et calcium (Ca) des LCC et des trois micro¬morphologies de la NFC ont été étudiées également, afin de déterminer l'origine du Ca2+ présent dans le réseau cristallin de la calcite en aiguilles, ainsi que les processus responsables de la formation de NFC. Les valeurs du rapport 87Sr/86$r de la forme SN sont les plus proches de celles de la roche mère par rapport aux formes SNN et SNO et du LCC. Ceci pourrait être un nouvel indice de l'implication des champignons dans la précipitation de calcite en aiguilles, puisqu'ils sont connus pour avoir la capacité de dissoudre les roches afin de libérer les nutriments nécessaires à leur croissance, ainsi que de les transloquer par leurs hyphes. De plus, les formes SN et SNN sont appauvries en Sr et enrichies en "Ca, comparativement au LCC. Dans le sol étudié, tous les carbonates de calcium précipitent à la même température, par conséquent, de telles variations sont dues à un taux de précipitation plus lent de SN et SNN, ce qui est contradictoire avec l'hypothèse physico-chimique. Pour finir, la NFC est enrichie en certains éléments majeurs et traces (i.e. Fe, Zn, Cu et Mo) par rapport au LCC. Ceci peut être attribué à différents processus de formation entre la NFC et le LCC. Pour le moment il est impossible d'exclure l'influence de la forme particulière de la NFC ou celle du champignon. Les terres rares (REEs) ne sont pas fractionnées dans la NFC, contrairement au LCC. Ceci peut être expliqué par le fait que la NFC précipite à partir d'une solution qui n'a pas percolé à travers le sol. Les champignons en dissolvant les roches mettent en solution éléments sans les fractionner. L'approche géochimique de l'étude de la calcite en aiguilles ne permets pas de produire des preuves directes sur sa potentielle origine fongique, mais permet de mieux comprendre comment un minéral aussi singulier que la NFC peut se former. D'autre pare cette étude permets d'exclure définitivement l'hypothèse physico-chimique de l'origine de la calcite en aiguilles

The marmora used in the imperial cult area of Tarraco (Hispania Citerior)

The imperial cult area of Tarraco was built in the 1st century AD in the highest part of the city and presided over the seat of the Concilium Prouinciae Hispaniae Citerioris. It was a temenos with a similar layout to that of the Forum Pacis and architectural decoration imitating that of the Forum Augustum in Rome, where the use of marble was a fundamental part of the architectural and sculptural decorative programme. An extensive assemblage of marble was recovered during the excavations carried out under the Tarragona Cathedral Master Plan. It reflects the use of imperial quarries in the decorative programme and has been analyzed at the Unitat d’Estudis Arqueomètrics (ICAC) facilities. This assemblage reflects the wide panorama of marmora imported and used in the decoration of the temenos. Local varieties of marmora have been identified in Tarraco, plus a series of foreign marmora from quarries all over the Roman Empire (Greece, Turkey, Egypt and North Africa). All this shows the involvement of the imperial power in the monumental architecture of the capital of the prouincia Hispania Citerior.

Marmora at the Tarraco of the Antonines: the assemblage of Sant Pau and Santa Tecla Hospital (Tarragona, Spain)

This paper presents an assemblage of marmora found during the archaeological excavation undertaken in 1992, a small part of the site where the Hospital of Sant Pau and Santa Tecla stands today, at Rambla Vella of Tarragona (Spain). Most of them are coloured marmora from a wide range of quarries: not only local (Santa Tecla stone, Alcover stone) and regional (broccatello) but also imported, such as giallo antico, pavonnazzetto, africano, portasanta, porfido rosso, serpentino, breccia di Settebasi. Even though some fine-grained, white marble fragments were also found, they are not being discussed here. Despite the small number of fragments recovered, this set is highly interesting as they were found in a clear, well-dated stratigraphical context: a soil from 125-150 AD that filled up some sort of building from Augustan times. The location of the site, on the limits of the upper part of the town, which was devoted to public areas (mainly related to the imperial worship, the provincial government and public), and the lower part of Tarraco, where the other activities (residential, colonial govern, etc) took place, is also significant. Therefore, both its location and its date are significant, as during this period the upper part of Roman Tarraco underwent major urban modifications which gave it the magnificence worthy of the capital of the largest province of the western part of Roman Empire.

La Restauración ecológica de canteras: un caso con aplicación de enmiendas orgánicas y riegos

La restauración ecológica de espacios afectados por minería a cielo abierto debe tener como objetivo reconstruir los ecosistemas naturales del entorno. En ambientes forestales, la presencia de especies leñosas proporciona el grado de integración y funcionalidad de las zonas en fase de recuperación, pero la presión social puede determinar que estas expectativas se limiten a obtener cubiertas de herbáceas para obtener una incorporación visual, 'verde', rápida. El uso de enmiendas orgánicas y riego puede contribuir a acelerar el establecimiento de esta cubierta. Sin embargo, los proyectos de restauración deben considerar técnicas a corto plazo que compatibilicen la estabilización del substrato con la recuperación de las comunidades vegetales de referencia. Una cubierta herbácea densa, podría comprometer el establecimiento de componentes clave de los ecosistemas de referencia. En este documento presentamos los resultados de la evaluación del efecto de la aplicación de compost y riego sobre la tasa de erosión, la cobertura vegetal y la respuesta de brinzales de especies leñosas en una cantera de caliza situada en el Macizo del Garraf (Barcelona, España). La presencia de cubiertas herbáceas integró visualmente las áreas rápidamente y tuvo un efecto positivo sobre el control de la erosión superficial, aunque su composición y estructura fueron muy distintas a las de su entorno natural. La adición de compost y el riego incrementaron la cubierta herbácea. Al margen de Pinus halepensis, las especies leñosas plantadas presentaron una supervivencia del 50-60%. Dos especies, Rhamnus alaternus y Rosmarinus officinalis se vieron negativamente afectadas por la cubierta herbácea. A partir de los resultados obtenidos, discutimos el efecto de la introducción de leñosas sobre la diversidad y su papel como núcleos de dispersión y posterior expansión.

The octagon, the hendecagon and the approximation of pi: the geometric design of the clypeus in the enclosure of Imperial cult in Tarraco

The ancient temple dedicated to the Roman Emperor Augustus on the hilltop of Tarraco (today’s Tarragona), was the main element of the sacred precinct of the Imperial cult. It was a two hectare square, bordered by a portico with an attic decorated with a sequence of clypeus (i.e. monumental shields) made with marble plates from the Luni-Carrara’s quarries. This contribution presents the results of the analysis of a three-dimensional photogrammetric survey of one of these clipeus, partially restored and exhibited at the National Archaeological Museum of Tarragona. The perimeter ring was bounded by a sequence of meanders inscribed in a polygon of 11 sides, a hendecagon. Moreover, a closer geometric analysis suggests that the relationship between the outer meander rim and the oval pearl ring that delimited the divinity of Jupiter Ammon can be accurately determined by the diagonals of an octagon inscribed in the perimeter of the clypeus. This double evidence suggests a combined layout, in the same design, of an octagon and a hendecagon. Hypothetically, this could be achieved by combining the octagon with the approximation to Pi used in antiquity: 22/7 of the circle’s diameter. This method allows the drawing of a hendecagon with a clearly higher precision than with other ancient methods. Even the modelling of the motifs that separate the different decorative stripes corroborates the geometric scheme that we propose.

Efectos de la aplicación de biosólidos en plantaciones de especies leñosas para restauración de canteras de caliza mediterráneas

Los programas de restauración de las canteras de caliza situadas en el macizo del Garraf (sudoeste de la cordillera Litoral catalana) contemplan la plantación de especies leñosas autóctonas como medida para mitigar el impacto visual y para optimizar la restauración ecológica tras la explotación del recurso mineral. Las condiciones ambientales de partida poco favorables (elevadas pendientes y substratos poco fértiles) pueden ser limitantes para la instalación y evolución de leñosas, de forma que la adición de compost puede ser una vía para mejorar su rendimiento. En este trabajo evaluamos el efecto de la aplicación extensiva de compost en plantaciones de cuatro especies de árboles y arbustos de un año de edad en parcelas sembradas con distintas mezclas de herbáceas. Como resultado principal se observó que en las parcelas con compost la supervivencia de Pinus halepensis y Rhamnus alaternus fue menor, aunque el crecimiento de las cuatro especies ensayadas fue superior. Las leñosas presentaron una supervivencia superior en las parcelas sembradas con herbáceas autóctonas, que habían desarrollado menor cobertura, respecto a las siembras con herbáceas comerciales, con mayor cubierta.

La caractérisation chimique de cherts du Bas-Saint-Laurent et de la Gaspésie : vers le développement d’une méthode d’analyse non destructrice

En raison de la grande résolution des photographies des échantillons, celles-ci se trouvent dans un fichier complémentaire, puisque les conditions de forme imposées ne permettaient pas l'affichage intégral de ces images au sein du mémoire.

Le site CjEd-8 : l'Archaïque supérieur au Témiscouata

Occupé depuis près de 10 000 ans, le Témiscouata est un lieu clé pour mieux comprendre la préhistoire du Québec, en raison de son emplacement stratégique entre l’Atlantique et la vallée du Saint-Laurent et de la cinquantaine de sites archéologiques connus dans la région. Le site CjEd-8 est le seul site associé à l’Archaïque supérieur (6 000 à 4 000 ans avant aujourd’hui) connu dans la région. Cette recherche palethnographique porte sur l’analyse de la collection lithique du site archéologique CjEd-8. Nos questions de recherche sont les suivantes : quel était le mode de vie et les activités des occupants du site CjEd-8? Quel était leur environnement et comment s’y sont-ils adapté? Comment l’espace était-il utilisé sur le site? Comment ce site se compare-t-il aux autres sites de l’Archaïque supérieur au Québec et dans le nord-est américain? Est-il possible de relier l’occupation du site CjEd-8 à un plus vaste cadre régional ou culturel, comme un réseau d’interaction, par exemple? Nous avons effectué une analyse techno-morphologique individuelle de tous les outils et du débitage de la collection. Nous avons pu constater que tous les stades de réduction lithique (initial, intermédiaire et final) sont présents sur le site CjEd-8. Les matières premières locales sont représentées dans tous ces stades de réduction, bien que les matières premières exotiques soient surtout présentes au sein du stade initial de réduction, davantage que les matières premières locales. Ceci laisse croire que le dégrossissement initial des blocs et galets de matière première locale se faisait ailleurs que sur le site, fort probablement sur les carrières de chert de la région, et que des matières exotiques ont aussi été travaillées sur le site. Des activités de taille ont eu lieu sur les deux zones du site, probablement autour de deux foyers distincts. Les quelques individus présents y sont demeurés très brièvement, semblent avoir effectué un nombre limité d’activités et sont peut-être repassés quelques temps après. L’Archaïque supérieur est caractérisé par une augmentation de la population et par l’intensification des interactions et de l’appartenance régionale. Or, il semblerait que ce soit l’inverse que l’on observe archéologiquement au Témiscouata. L’assemblage de CjEd-8 ne présente aucune ressemblance particulière avec les sites associés à l’Archaïque supérieur au Québec, bien que pour presque tous ces sites, on constate une exploitation importante des matières premières locales (même si ces dernières sont de qualité moyenne), combinée à l’exploitation de matières premières exotiques de sources très éloignées. L’industrie du quartz, importante dans la plupart des sites de l’Archaïque supérieur, se reflète très peu sur CjEd-8. Bien qu’il nous soit impossible d’associer l’occupation du site CjEd-8 à une tradition culturelle précise, cela ne signifie pas que ses occupants n’étaient pas en interaction avec l’une ou l’autre des entités culturelles de la fin de l’Archaïque, que ce soit avec les groupes de la région de Quoddy, de la Gaspésie, de la Vallée du Saint-Laurent, de l’Outaouais, de la Haute Côte nord, du Vermont, de l’État de New York et de l’intérieur du Maine. La question des modes de subsistance des occupants de CjEd-8 n’a pas été soulevée lors de nos analyses. Nous savons toutefois que les occupants du Témiscouata avaient alors accès à une faune riche et diversifiée.

À travers les expériences canadiennes en matière d’industries minières, les leçons à tirer pour Madagascar pour bâtir une croissance économique sans grande répercussion sur l’environnement.

L’essor économique se fait au gré de l’environnement et du développement social de la population. Le concept de « développement durable » a été discuté pour la première fois lors du Sommet de la terre à Rio de Janeiro (Brésil) en 1992. Ce concept consiste à concilier la protection de l’environnement et la croissance économique. La compagnie minière canadienne Osisko met en œuvre le projet aurifère « Canadian Malartic » au Québec. Ce projet suscite des controverses au sein de la population locale. En effet, elle craigne des effets néfastes de cette exploitation d’or sur leur environnement et leur bien-être. Analogiquement, le gouvernement malagasy a accordé l’exploitation du site Ambatovy pour l’extraction des minerais de nickel et de cobalt à des firmes multinationales. Ce site minier est situé au cœur de la forêt humide du versant Est de Madagascar, qui figure dans la liste du patrimoine naturel mondial en péril selon l’Organisation des Nations Unies pour l’Éducation, la Science et la Culture (UNESCO). Les gouvernements québécois et malagasy veulent harmoniser les règles juridiques de la protection environnementale avec celles de l’exploitation des ressources naturelles pour accomplir leurs « développements durables ». Pour ce faire, ils devraient favoriser la prise de décision décentralisée et la collaboration de toutes les parties intéressées, surtout lors de l’examen de l’évaluation environnementale des projets miniers. Ils devraient s’assurer aussi de l’application des engagements social et environnemental des entreprises minières durant l’exploitation. Enfin, ces gouvernements devraient renforcer l’exigence de l’assainissement des sites miniers à la fin de l’exploitation minière.

Perfil logístico del sector cemento en Colombia

Este proyecto caracteriza la logística del sector cemento en Colombia al identificar y describir los principales actores, procesos y materiales involucrados en la cadena de suministros del sector. Este documento compila la información logística relevante para la producción de cemento en Colombia. Esta información se obtuvo sintetizando estudios y reportes acerca de las prácticas logísticas y las condiciones en las que éstas se desarrollan. Adicionalmente se realizaron visitas empresariales en diferentes plantas de producción de cemento y entrevistas semiestructuradas a expertos en logística de los diferentes eslabones. Con la información primaria y secundaria se caracteriza del producto, las materias primas e insumos necesarios para la producción de cemento. Se identifican los principales agentes que componen el sector y se describen los procesos logísticos relacionados con el cemento en cada uno de ellos. Para las cementeras y canteras se hace un análisis de entradas y salidas de los procesos principales de su cadena de valor. Adicionalmente se expone la operación de transporte como un elemento clave en el sector y se presentan las simulaciones de fletes, rutas y cubicaje. Por último, se incluye un caso de optimización de transporte aplicando teorías de investigación de operaciones.